高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 微專題14 驗(yàn)證力的平行四邊形定則

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驗(yàn)證力的平行四邊形定則 1．考點(diǎn)及要求：(1)實(shí)驗(yàn)原理和步驟；(2)數(shù)據(jù)處理和誤差分析.2.方法與技巧：等效法和作圖法． 1．(實(shí)驗(yàn)原理和步驟)如圖1所示，小明做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)，在水平放置的木板上墊上一張白紙，把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn)，橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套，如圖甲所示．先用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)鉤住細(xì)繩套，互成角度拉橡皮條使之伸長(zhǎng)，結(jié)點(diǎn)到某一位置O，此時(shí)記下兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1和F2和兩細(xì)繩的方向．請(qǐng)完成下列問(wèn)題： (1)F1的讀數(shù)如圖乙所示(只畫(huà)出了彈簧測(cè)力計(jì)的一部分)，則F1＝________ N. 圖1 (2)小明再用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)鉤住細(xì)繩套把橡皮條拉長(zhǎng)，應(yīng)使結(jié)點(diǎn)拉到__________，記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)，并記下________． (3)在本實(shí)驗(yàn)中，若保持F1和F2的大小不變，則關(guān)于這兩個(gè)力的合力的說(shuō)法中正確的是(　　) A．合力F的大小隨F1與F2夾角的增大而增大 B．F1和F2的夾角在0到180之間時(shí)，夾角越小，合力F越大 C．F1或F2的大小總是小于合力F的大小 D．合力F的大小不一定大于F1或F2的大小 2．(數(shù)據(jù)處理和誤差分析)在“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)中，現(xiàn)有木板、白紙、圖釘、橡皮筋、細(xì)繩套和一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)． (1)為完成實(shí)驗(yàn)，某同學(xué)另找來(lái)一根彈簧，先測(cè)量其勁度系數(shù)，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表： 彈力F(N) 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 伸長(zhǎng)量 x(10－2 m) 0.74 1.80 2.80 3.72 4.60 5.58 6.42 用作圖法求得該彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/m； (2)某次實(shí)驗(yàn)中，彈簧測(cè)力計(jì)的指針位置如圖2所示，其讀數(shù)為_(kāi)_______N；同時(shí)利用(1)中結(jié)果獲得彈簧B上的彈力值為2.50 N，請(qǐng)畫(huà)出這兩個(gè)共點(diǎn)力的合力F合； 圖2 (3)由圖得到F合＝________N. 3．在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中，某小組利用如圖3甲所示的裝置完成實(shí)驗(yàn)，橡皮條的一端C固定在木板上，用兩只彈簧測(cè)力計(jì)把橡皮條的另一端拉到某一確定的O點(diǎn)． 圖3 (1)下列敘述正確的是(　　) A．該實(shí)驗(yàn)中CO的拉力是合力，AO和BO的拉力是分力 B．兩次操作必須將橡皮條和繩的結(jié)點(diǎn)拉到相同位置 C．實(shí)驗(yàn)中AO和BO的夾角應(yīng)盡可能大 D．在實(shí)驗(yàn)中，彈簧測(cè)力計(jì)必須保持與木板平行，讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的刻度線 (2)對(duì)數(shù)據(jù)處理后得到如圖乙所示的圖線，則F與F′兩力中，方向一定沿CO方向的是________． 4．某同學(xué)用如圖4所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”．三根細(xì)繩結(jié)于O點(diǎn)，分別與兩彈簧測(cè)力計(jì)和鉤碼相接． 圖4 (1)實(shí)驗(yàn)步驟如下： A．彈簧測(cè)力計(jì)A掛于固定在豎直木板上的P點(diǎn)； B．結(jié)點(diǎn)O下面的細(xì)繩掛鉤碼C； C．手持彈簧測(cè)力計(jì)B緩慢向左拉，使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置； D．記下鉤碼的質(zhì)量m、結(jié)點(diǎn)O的位置、讀出并記錄彈簧測(cè)力計(jì)A和B的示數(shù)、記錄________________________________________________________________________． (2)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，下列哪些情況會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生誤差？答：________(填選項(xiàng)前的字母) A．木板不豎直 B．A彈簧測(cè)力計(jì)外殼的重力 C．B彈簧測(cè)力計(jì)的拉力方向沒(méi)有保持水平 D．改變彈簧測(cè)力計(jì)B的拉力進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)時(shí)，結(jié)點(diǎn)O的位置發(fā)生變化 (3)某次實(shí)驗(yàn)中．該同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)A的指針稍稍超過(guò)量程，請(qǐng)你提出解決問(wèn)題的一個(gè)辦法________________________________________________________________________。 答案解析 1．(1)1.23(1.22～1.24均可)　(2)同一位置O　細(xì)繩的方向 (3)BD 解析　(1)彈簧測(cè)力計(jì)的最小格為0.1 N，需向下一位估讀，讀數(shù)為1.23 N．(2)合力與兩個(gè)分力的作用效果相同，故應(yīng)將橡皮條拉至同一位置O；力是矢量，應(yīng)同時(shí)記錄力的大小和方向．(3)F1與F2大小不變時(shí)，兩力的夾角越小，合力越大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；合力與分力是等效替代的關(guān)系，但合力不一定大，分力也不一定小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確． 2．(1)見(jiàn)解析圖　54(52～56均可) (2)2.10(2.08～2.12均可)　見(jiàn)解析圖 (3)3.30(3.10～3.50均可) 解析　(1)如圖甲所示，在圖像上取相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn) P(0.50,0.30)，Q(6.00,3.25)，彈簧的勁度系數(shù) k＝ N/cm≈0.54 N/cm＝54 N/m； (2)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為2.10 N，利用作圖法作出合力的圖示，如圖乙所示． (3)由(2)中圖示可得F合＝3.30 N. 3．(1)BD　(2)F′ 解析　(1)AO和BO的拉力與CO的拉力的合力為零，它們之間不是合力與分力的關(guān)系，A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中兩次拉伸橡皮條，注意將橡皮條和繩的結(jié)點(diǎn)拉到相同位置，以保證兩次操作中力的作用效果是相同的，則選項(xiàng)B正確；如果AO和BO的夾角適當(dāng)，則兩個(gè)分力可以將結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn)，若夾角過(guò)大，則兩拉力不一定能將結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn)，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；彈簧測(cè)力計(jì)與木板平行以便保證各力在同一平面內(nèi)，正對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的刻度線讀數(shù)可以減小偶然誤差，因此D正確．(2)由題圖乙知，F(xiàn)是二力用平行四邊形定則合成所得，F(xiàn)′是用一個(gè)力拉橡皮條時(shí)的外力，故一定與OC共線的是F′. 4．(1)三根細(xì)繩(三個(gè)拉力)的方向　(2)A　(3)減小彈簧測(cè)力計(jì)B的拉力(或減小鉤碼C的質(zhì)量、或減小AO與BO之間的夾角或改變能達(dá)到要求的AO、BO的方向) 解析　(2)木板不豎直會(huì)導(dǎo)致繪圖時(shí)力的方向與實(shí)際方向不同，會(huì)產(chǎn)生誤差，彈簧測(cè)力計(jì)外殼的重力與其示數(shù)無(wú)關(guān)，彈簧測(cè)力計(jì)B的拉力方向可以不水平，故A符合題意，B、C不符合題意．結(jié)點(diǎn)O發(fā)生變化，不屬于誤差，屬于錯(cuò)誤，故D不符合題意．