力的相互作用(用弹簧秤实验)

实验：探究弹力和弹簧伸长的一、实验目的1．探究弹力与弹簧伸长的关系。

2．学会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据。

3．验证胡克定律。

二、实验原理1．如图所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。

2．弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算。

这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了。

3．求弹簧的劲度系数弹簧的弹力F 与其伸长量x 成正比，比例系数k ＝F x，即为弹簧的劲度系数；另外，在F ­x 图像中，直线的斜率也等于弹簧的劲度系数。

三、实验器材铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、坐标纸。

四、实验步骤1．按下图安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l 0。

2．在弹簧下端悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度并记下钩码的重力。

3．增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格，以F 表示弹力，l 表示弹簧的总长度，x ＝l －l 0表示弹簧的伸长量。

五、数据处理1．以弹力F (大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x 为横坐标，用描点法作图。

连接各点，得出弹力F 随弹簧伸长量x 变化的图线，如图所示。

2．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系，函数表达式中常数即为弹簧的劲度系数，这个常数也可据F ­x 图线的斜率求解，k ＝ΔFΔx。

六、误差分析由于弹簧原长及伸长量的测量都不便于操作，存在较大的测量误差，另外由于弹簧自身的重力的影响，即当未放重物时，弹簧在自身重力的作用下，已经有一个伸长量，这样所作图线往往不过原点。

七、注意事项1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度。

2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽可能稀一些，这样作出的图线精确。

3．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大误差。

高中物理--相互作用练习题（含答案）第I卷（选择题）一、选择题（本题共12道小题，每小题0分，共0分）1.（单选）如图所示，一根弹簧的自由端未挂重物时指针B正对刻度5，当挂上80N重物时（未超出弹性限度）指针正对刻度45，若要指针正对刻度20，应挂重物的重力为（）, A．, 40N, B．, 30N, C．, 20N, D．, 不知弹簧的劲度系数k的值，无法计算2.（单选）已知两力的合力为6N，这两个力可能是下列（）A．2N、3N B．1N、8N C．6N、6N D．2N、9N3.（单选）弹簧一端固定，另一端受到拉力F 的作用，F与弹簧伸长量x的关系如图所示．该弹簧的劲度系数为（）A．2 N/m B．4 N/m C．20 N/m D．0.05 N/m4.（单选）在力的合成中，下列关于两个分力与它们的合力的关系的说法中，正确的是（）A．合力一定大于每一个分力B．合力一定小于每一个分力C．合力的方向一定与分力的方向相同D．两个分力的夹角在0°～180°变化时，夹角越大合力越小5.（单选）关于摩擦力，下列说法中正确的是（）A．只有静止的物体才受到摩擦力B．只有运动的物体才受到摩擦力C．物体受到摩擦力时，一定受到弹力D．摩擦力的方向和相对运动方向垂直6.（单选）如图所示，不计重力的轻杆OP能以O点为圆心在竖直平面内自由转动，P端用轻绳PB挂一重物，另用一根轻绳通过滑轮系住P端．在力F的作用下，当杆OP和竖直方向的夹角α（0＜α＜π）缓慢增大时，力F的大小应（）A．恒定不变B．逐渐增大C．逐渐减小D．先增大后减小7.（单选）如图所示，质量均为m的木块A和B，用一个劲度系数为k轻质弹簧连接，最初系统静止，现在用力缓慢拉A直到B刚好离开地面，则这一过程A上升的高度为（）A．B．C．D．8.（单选）如图所示，甲、乙两物体叠放在水平面上，用水平力F拉物体乙，它们仍保持静止状态，甲、乙接触面也为水平，则乙物体受力的个数为（）A． 3个B． 4个C． 5个D． 6个9.（单选）如图所示，在光滑水平面上的物体，受四个沿水平面的恒力F1、F2、F3和F4作用，以速率v0沿水平面做匀速运动，若撤去其中某个力（其他力不变）一段时间后又恢复该作用力，结果物体又能以原来的速率v0匀速运动，这个力是（）A． F1B． F2C． F3D． F410.（单选）如图所示，放在水平桌面上的木块A处于静止状态，所挂的托盘和砝码总重量为6N，弹簧秤读数为2N，滑轮摩擦不计．若轻轻取走部分砝码，使总重量减小为4N，将会出现的情况是（）A． A对桌面的摩擦力不变B． A所受合力增大C． A仍静止不动D．弹簧秤的读数减小11.（单选）如图所示，两竖直木桩ab、cd固定，一不可伸长的轻绳两端固定在a、c绳长为L，一质量为m的物体A通过轻质光滑挂L挂在轻绳中间,静止时轻绳两端夹角为120°．若把轻绳换成自然长度为L的橡皮筋，物体A后仍处于静止状态，橡皮筋处于弹性限度内，若重力加速度大小为g，上述两种情况，下列说法正确的是（）A.轻绳的弹力大mgB．轻绳的弹力小于mgC．橡皮筋的弹力大于mgD．橡皮筋的弹力小于mg12.（多选）如图所示，物体b在水平推力F作用下，将物体a挤压在竖直墙壁上，a、b均处于静止状态，关于a、b两物体的受力情况，下列说法正确的是（）A． a受到两个摩擦力的作用B． b共受到三个力的作用C． b对a的摩擦力方向向上D．增大水平推力F，a受到墙壁的摩擦力不变第II卷（非选择题）三、实验题（本题共3道小题,第1题0分,第2题0分,第3题0分,共0分）13.橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内，伸长量x与弹力F成正比，即F=kx，k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关，理论与实践都表明k=YS/L，其中Y是一个由材料决定的常数，材料力学中称之为杨氏模量．（1）有一段横截面是圆形的橡皮筋，应用如图甲所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y 的值．表为橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录，请在图乙中作出F﹣x图象．拉力F/N 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0伸长量x/cm 1.60 3.20 4.80 6.40 8.00（2）由以上实验可求出该橡皮筋的K值为（保留两位有效数字）．（3）某同学在家中用三根相同的橡皮筋（遵循胡克定律）来探究合力的方法，如图丙所示，三根橡皮筋在O点相互连接，拉长后三个端点用图钉固定在A、B、C三点．在实验中，可以通过刻度尺测量橡皮筋的长度来得到橡皮筋的拉力大小，并通过OA、OB、OC的方向确定三个拉力的方向，从而探究求其中任意两个拉力的合力的方法．在实验过程中，下列说法正确的是A．只需要测量橡皮筋的长度，不需要测出橡皮筋的原长B．为减小误差，应选择劲度系数尽量大的橡皮筋C．以OB、OC为两邻边作平行四边形，其对角线必与OA在一条直线上且长度与OA相等D．多次实验中即使O点不固定，也可以探究求合力的方法．14.某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度．实验步骤如下：①用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图甲所示．在A端向右拉动木板，等弹簧秤读数稳定后，将读数记作F；③改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤①②；实验数据如表所示：G/N 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00F/N 0.62 0.83 0.99 1.22 1.37 1.61④如图乙所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端C处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P连接，保持滑块静止，测量重物P离地面的高度h；⑤滑块由静止释放后开始运动，最终停在木板上D点（未与滑轮碰撞），测量C、D间距离S．完成下列作图和填空：（1）根据表中数据在给定的坐标纸（如图丙）上作出F﹣G图线．（2）由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ= （保留2位有效数字）（3）滑块最大速度的大小v=用h、s、μ和重力加速度g表示．）15.一学生用如图甲所示的装置测量木块与木板间的动摩擦因数．在桌面上放置一块水平长木板，木板一端带滑轮，另一端固定一打点计时器．木块一端拖着穿过打点计时器的纸带，另一端连接跨过定滑轮的绳子，在绳子上悬挂一定质量的钩码后可使木块在木板上匀加速滑动．实验中测得木块质量M=150g，钩码质量m=50g．（1）实验开始时，应调整滑轮的高度，让细线与木板平行；（2）实验中得到如图乙所示的纸带，纸带上A、B、C、D、E是计数点，相邻两计数点之间的时间间隔是0.10s，所测数据在图中已标出，根据图中数据可求得木块运动的加速度a= 0.25 m/s2（结果保留两位有效数字）：（3）根据实验原理可导出计算动摩擦因素的表达式μ=（用M、m、g、a表示）；取g=10m/s2，代入相关数据可求得μ=（计算结果保留一位有效数字）．四、计算题（本题共4道小题,第1题0分,第2题0分,第3题0分,第4题0分,共0分）16.（计算）（2014秋•柯城区校级期中）如图所示，质量为m1=2kg的物体甲通过三段轻绳悬挂，三段轻绳的结点为O，轻绳OB水平且B端与放置在水平面上的质量为m2=10kg的物体乙相连，轻绳OA与竖直方向的夹角θ=37°，物体甲、乙均处于静止状态．乙物体与接触面间动摩擦因数μ=0.3，（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，tan37°=0.75，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2．）求：（1）轻绳OA受到的拉力是多大？（2）物体乙受到的摩擦力是多大？方向如何？（3）要使乙物体保持静止，那么甲物体的质量最大不能超过多少？17.（计算）皮带运输机是靠货物和传送带之间的摩擦力把货物送往别处的．如图所示，已知传送带与水平面的倾角为θ=37°，以4m/s的速率向上运行，在传送带的底端A处无初速地放上一质量为0.5kg的物体，它与传送带间的动摩擦因数为0.8．若传送带底端A到顶端B的长度为25m，则物体从A到B的时间为多少？（取g=10m/s2，sin37°=0.6）18.（计算）重力G=40N的物体，与竖直墙壁间的动摩擦因数μ=，现用与水平方向成角θ=53°的斜向上的推力F托住物体．（取sin53°=0.8，cos53°=0.6）（1）若F=50N时，物体处于静止状态，则这时物体受到的摩擦力是多大？（2）要使物体能沿着竖直墙壁作匀速直线运动，则推力F的大小应满足什么条件？（结果保留两位有效数字）19.．（计算）要使静止在水平地面上重为40kg的物体从原地移动，必须至少用100N的水平推力，但物体从原地移动后，只要80N的水平推力就可以使之匀速地移动．（重力加速度g=10m/s2）求：（1）物体与地面间的最大静摩擦力f max；（2）物体与地面间的动摩擦因数μ；（3）当用60N推力推静止的物体时，物体所受到的摩擦力是多大？试卷答案1.考点：胡克定律．专题：常规题型．分析：根据胡克定律F=kx求出悬挂重物的重力，知道x为弹簧的形变量．解答：解：当挂上80N重物时指针正对刻度45N，知弹簧形变量为45﹣5=40．指针正对刻度20N 时，弹簧的形变量为15．根据胡克定律F=kx得k==，所以=，解得G=30N．故B正确，A、C、D错误．故选：B．点评：解决本题的关键掌握胡克定律F=kx，注意x为形变量，不是弹簧的长度．2.考点：合力的大小与分力间夹角的关系．专题：平行四边形法则图解法专题．分析：两力合成时，合力随夹角的增大而减小，当夹角为零时合力最大，夹角180°时合力最小，并且F1+F2≥F≥|F1﹣F2|．解答：解：两力合成时，合力范围为：|F1+F2|≥F≥|F1﹣F2|；A、2N、3N的合力范围为5N≥F≥1N，故A错误；B、1N、8N的合力范围为9N≥F≥7N，故B错误；C、6N、6N的合力范围为12N≥F≥0N，故C正确；D、2N、9N的合力范围为11N≥F≥7N，故D错误；故选：C．点评：本题关键根据平行四边形定则得出合力的范围：|F1+F2|≥F≥|F1﹣F2|．3.考点：胡克定律．分析：根据胡克定律，结合图线的斜率求出弹簧的劲度系数解答：解：当弹簧的伸长量为0.2 m时，弹簧弹力F=4 N，故弹簧的劲度系数k==N/m=20N/m．故ABD错误，C正确．故选：C．4.考点：合力的大小与分力间夹角的关系．专题：平行四边形法则图解法专题．分析：解答此题时，要从力的大小和方向两个方面来考虑，在分析各选项时千万不能漏掉力的方向．（1）如果二力在同一条直线上，根据力的合成计算合力的大小，即同一直线上同方向二力的合力等于二力之和；同一直线反方向二力的合力等于二力之差．（2）如果二力不在同一条直线上，合力大小介于二力之和与二力之差之间．解答：解：A、当二力反向时，合力等于二力大小之差，合力有可能小于分力，故A错误；B、当两个力方向相同时，合力等于两分力之和，合力大于每一个分力；当两个分力方向相反时，合力等于两个分力之差，合力可能小于分力，由此可见：合力可能大于分力也有可能小于分力，故B错误；C、同一直线二力的合力方向与两个分力的方向相同；当二力方向相反时，合力方向与较大力的方向相同，而当两分力不共线时，则合力与分力的方向无关，故C错误；D、当夹角θ＜180°时，由公式F=可知随着θ增大而减小，故D正确；故选：D．5.考点：滑动摩擦力；静摩擦力和最大静摩擦力．专题：摩擦力专题．分析：摩擦力定义是两个互相接触的物体，当它们要发生或已经发生相对运动时，就会在接触面上产生一种阻碍相对运动的力，这种力就叫做摩擦力．知道摩擦力产生的条件，能够举出生活中一些摩擦力的例子从而来判断问题．知道两种摩擦力的方向．解答：解：A、静摩擦力的静指的是相对静止，比如说，在空中你手握着一个可乐瓶子，瓶子受到静摩擦力，而当你握着他水平运动时，瓶子相对地面时运动的，而此时他还是受到静摩擦力，故A错误．B、比如地面固定一个木板，木板上面有个物体，小物体在木板上运动，那么木扳没动，那么木板也受滑动摩擦力，故B错误．C、摩擦力产生的条件之一要有弹力，故C正确．D、动摩擦力和两物体间相对运动方向相反，静摩擦力与两物体间相对运动趋势方向相反．我们手持一个水壶水平向前走，静摩擦力竖直向上，而速度方向水平，此时摩擦力的方向和物体的运动方向垂直，故D错误．故选C．6.考点：共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用．版权所有专题：共点力作用下物体平衡专题．分析：以P点为研究对象，分析受力情况，运用三角形相似法，得到力F与重力的关系，再分析F的变化情况．解答：解：以P点为研究对象，分析受力情况，根据平衡条件得：N和F的合力与重力G大小相等、方向相反，作出力的合成图如图，由三角形相似法得：=当杆OP和竖直方向的夹角α（0＜α＜π）缓慢增大时，AP增大，而G、AO不变，得到F逐渐增大．故选B点评：本题涉及非直角三角形的动态分析问题，运用三角相似法是常用的方法，形象直观方便．7.考点：胡克定律．版权所有分析：A、B原来都处于静止状态，弹簧被压缩，弹力等于A的重力mg，根据胡克定律求出被压缩的长度x1．当A刚要离开地面时，弹簧被拉伸，此时弹力等于B的重力mg，再由胡克定律求出此时弹簧伸长的长度x2，A上升距离d=x1+x2．解答：解：开始时，A、B都处于静止状态，弹簧的压缩量设为x1，由胡克定律有kx1=mg…①物体A恰好离开地面时，弹簧对B的拉力为mg，设此时弹簧的伸长量为x2，由胡克定律有kx2=mg…②这一过程中，物体B上移的距离d=x1+x2…③①②③式联立可解得：d=故选：B．点评：本题是含有弹簧的平衡问题，关键是分析两个状态弹簧的状态和弹力，再由几何关系研究A上升距离与弹簧形变量的关系．8.考点：静摩擦力和最大静摩擦力；物体的弹性和弹力．分析：本题要分析乙物体的受力个数，则只研究物体乙；分析与乙相接触的物体根据物体乙的运动状态可知乙物体所受到的所有外力．解答：解：与物体发生相互作用的有地球、水平桌面及甲物体；则乙物体受重力、桌面的支持力、甲对乙的压力及水平力F；因在拉力作用下，物体乙相对于地面有相对运动的趋势，故乙受地面对物体乙的摩擦力；而甲与乙相对静止，故甲对乙没有摩擦力；故乙受五个力；故选C．点评：物体的受力分析一般按照重力、弹力、摩擦力的顺序进行分析；本题的难点在于静摩擦力的确定，应根据静摩擦力的特点认真分析确定是否存在静摩擦力，也可由假设法进行判定．9.10.考点：摩擦力的判断与计算．版权所有专题：摩擦力专题．分析：以物体为研究对象，求出开始时物体所受摩擦力的大小，开始时物体处于静止状态，说明外力小于最大静摩擦力，求出当砝码质量减小时物体所受摩擦力的大小，此时发现摩擦力减小了，这说明物体没有运动，由此进一步分析可解答本题．解答：解：当砝码盘总质量为0.6kg时，绳对A的拉力大小为6N方向水平向右，弹簧弹力2N 方向水平向左，根据A的平衡知A受地面摩擦力的大小为4N，方向水平向左，同时得到水平面对A的最大静摩擦力大于等于4N；当盘中砝码的质量为0.4kg时，绳对A的拉力为4N方向水平向右，绳拉力与弹簧对A 的拉力合力为2N＜4N，故不能拉动物体A，所以弹簧弹力2N保持不变，根据平衡知此时A受摩擦力大小为2N方向水平向左．故选：C．点评：本题考查了物体的动态平衡，解答的关键是判断物体在第二个状态中是否静止，同时注意滑动摩擦力和静摩擦力的区别．11.D设两杆间的距离为S，细绳的总长度为L，静止时轻绳两端夹角为120°，由于重物的拉力的方向竖直向下，所以三个力之间的夹角都是120°．根据矢量的合成可知，三个力的大小是相等的．故轻绳的弹力大小为mg．选项A、B错误；若把轻绳换成自然长度为L的橡皮筋，橡皮筋受到拉力后长度增大，杆之间的距离不变，所以重物静止后两根绳子之间的夹角一定小于120°，两个分力之间的夹角减小，而合力不变，所以两个分力减小，即橡皮筋的拉力小于mg．选项C错误、D正确。

Part Five
实验结果分析
分析实验数据
实验目的：探究重力和摩擦力的关系
实验器材：斜面、滑块、弹簧秤、刻度尺等
实验步骤：将滑块放在斜面上，测量其下滑速度和加速度
实验结果：下滑速度和加速度与斜面倾角和摩擦系数有关
分析结论：重力和摩擦力之间存在一定的关系，但并非简单的线性关系
重力和摩擦力的关系
添加标题
THANKS
汇报人：XX
实验结果：重力和摩擦力成正比，即重力越大，摩擦力越大摩擦力越大
实验步骤：将重物放在木板上，测量摩擦力；改变重物的重力，再次测量摩擦力
实验结果：重力越大，摩擦力越大
实验目的：探究重力对摩擦力的影响
实验材料：木板、重物、测力计
Part Three
记录弹簧测力计的读数，即为摩擦力的大小
改变木板的粗糙程度，再次测量摩擦力的大小
比较不同粗糙程度下摩擦力的大小，得出结论
记录实验数据
测量小车的质量：使用天平测量小车的质量
准备实验器材：斜面、小车、计时器、尺子等
测量斜面的倾角：使用量角器测量斜面的倾角
记录实验数据：记录小车在不同斜面倾角下的运动时间和距离，以及小车在不同表面上的摩擦力大小。
XX,a click to unlimited possibilities
重力和摩擦力的关系
汇报人：XX
目录
实验目的
01
实验原理
02
实验材料
03
实验步骤
04
实验结果分析
05
结论总结
06
Part One
实验目的
探究重力和摩擦力的关系
目的：了解重力和摩擦力之间的关系
实验步骤：将滑块放在木板上，用弹簧秤拉动滑块，记录滑块受到的摩擦力和重力

高三一轮复习相互作用一．选择题1．中国书法是一种艺术。

长横的写法要领如下：起笔时一顿，然后向右行笔，收笔时略向右按，再向左上回带，该同学在水平桌面上平铺一张白纸，为防止打滑，他在白纸的左侧靠近边缘处用镇纸压住（如图左侧黑色物体为镇纸）则下列关于向右行笔过程中各物体的受力情况说法正确的是（）A ．毛笔受到白纸向右的滑动摩擦力B ．镇纸受到了向右的静摩擦力C ．白纸受到了3个摩擦力D ．桌面受到白纸向右的静摩擦力2.如图所示，固定的斜面上，叠放着A 、B 两木块，木块A 与B 的接触面是水平的，水平力F 作用于木块A ，木块A 、B 保持静止。

下列说法正确的是A.木块B 可能受到4个力作用B.木块A 对木块B 的摩擦力可能为0C.木块B 对木块A 的作用力方向竖直向上D.斜面对木块B 的摩擦力方向沿斜面向下3.如图所示，物体m 通过定滑轮牵引另一水平面上的物体沿斜面匀速下滑，此过程中斜面仍静止，斜面质量为M ，则水平地面对斜面体A.无摩擦力B.有水平向右的摩擦力C.支持力为(M +m )gD.支持力大于(M +m )g4.如图所示，有四块相同的坚固石块垒成弧形的石拱，其中第3、4块固定在地面上，每块石块的两个面间所夹的圆心角均为37°。

假定石块间的摩擦力可以忽略不计，则第1、3块石块间的作用力和第1、2块石块间的作用力的大小之比为(sin37°=0.6，cos37°=0.8)A.45 B.35 C.54 D.345.某同学将一倾角为θ的斜面固定在水平面上，斜面顶端固定一个挡板。

一根轻质弹簧一端固定在挡板上，另一端拴接一个物块，物块放置于斜面上，并保持弹簧与斜面平行，如图所示。

该同学发现当弹簧的伸长量分别为x 和2x 的时候，物块都恰好能静止在斜面上，弹簧处于弹性限度内，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

则斜面与物块间的动摩擦因数为A.μ=31tan θB.μ=2tan θC.μ=3tan θD.μ=21tan θ6.如图所示，钉子A 和小定滑轮B 均固定在竖直墙面上，它们相隔一定距离且处于同一高度，细线的一端系有一小砂桶D ,另一端跨过定滑轮B 固定在钉子A 上。