2017年高考物理一轮复习 第2章 相互作用 实验3 验证力平行四边形定则.ppt

(2)钩码弹簧测力计 【例3】　某同学找到一条遵循胡克定律的橡皮筋来验证力的平行四边形定则，设计了如下实验： 图9 (1)将橡皮筋的两端分别与两条细线相连，测出橡皮筋的原长； (2)将橡皮筋一端用细线固定在竖直板上的M点，在橡皮筋的中点O再用细线系一重物，重物自然下垂，如图9甲所示； (3)将橡皮筋另一端用细线固定在竖直板上的N点，如图乙所示。 为完成实验，下述操作中必需的是______(填正确答案标号)。 A.橡皮筋两端连接的细线长度必须相同 B.要测量图甲中橡皮筋Oa和图乙中橡皮筋Oa、Ob的长度 C.M、N两点必须在同一高度处 D.要记录图甲中O点的位置及过O点的竖直方向 E.要记录图乙中结点O的位置、过结点O的竖直方向及橡皮筋Oa、Ob的方向 解析　由于橡皮筋的弹力大小与形变量成正比，故可以用橡皮筋的形变量等效替代弹力大小来作平行四边形进行实验验证，与连接橡皮筋的细线长度无关，故本题需要测量橡皮筋的原长以及被重物拉伸后的长度，选项A错误，B正确；题图甲、乙中重物最终受力平衡，验证的依据为共点力的平衡，物体的平衡与否与M、N两点是否在同一高度无关，选项C错误；题图甲中的O点位置并不需要记录，受力平衡时橡皮筋的拉力一定在竖直方向，需要记录的是橡皮筋被拉伸后的长度及橡皮筋的原长，选项D错误；对题图乙需要作出MO与NO的合力大小和方向与实际合力进行对比，故需要记录过结点O的竖直方向及橡皮筋Oa、Ob的方向，选项E正确。 答案　BE 【变式训练】 3.有同学利用如图10所示的装置来验证力的平行四边形定则：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2和F3，回答下列问题： 图10 (1)改变钩码个数，实验能完成的是______(填正确答案标号)。 A.钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4 B.钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4 C.钩码的个数N1＝N2＝N3＝4 D.钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5 (2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是________(填正确答案标号)。 A.标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向 B.量出OA、OB、OC三段绳子的长度 C.用量角器量出三段绳子之间的夹角 D.用天平测出钩码的质量 (3)在作图时，你认为下图中________是正确的。(填“甲”或“乙”) 解析　(1)实验中的分力与合力的关系必须满足： |F1－F2|≤F3≤F1＋F2，因此B、C、D选项是可以的。 (3)实验中F3是竖直向下的。 答案　(1)BCD　(2)A　(3)甲 1.在竖直平面内，将小圆环挂在橡皮条的下端，橡皮条的长度为GE。用两个弹簧测力计拉动小圆环到O点，小圆环受到作用力F1、F2和橡皮条的拉力F0，如图11所示。 图11 (1)此时要记录下拉力F1、F2的大小，并在白纸上作出________，以及O点的位置。 (2)实验中，不必要的是________。 A.选用轻质小圆环 B.弹簧测力计在使用前应校零 C.撤去F1、F2，改用一个力拉小圆环，仍使它处于O点 D.用两个弹簧测力计拉动小圆环时，要保持两弹簧测力计相互垂直 (3)图12中F′是用一个弹簧测力计拉小圆环时， 在白纸上根据实验结果画出的图示。F与F′ 中，方向一定沿GO方向的是________。 图12 解析　(1)力是矢量，既有大小，又有方向，因此除了需要记录拉力F1、F2的大小，还要记录这两个力的方向。 (2)本实验的目的是探究求合力的方法，因此应是任意情况下的两个力与合力的关系，故选项D错误；选用轻质小圆环是为了减小水平方向偏移的误差；合力与分力之间是等效替代的关系，撤去F1、F2，改用一个力拉小圆环，仍使它处于O点，以确保等效；弹簧测力计在使用前校零，是为了使读数准确，故选项A、B、C是必要的。 (3)当用一个弹簧测力计拉小圆环时，因圆环为轻质小圆环，故弹簧测力计的拉力与橡皮条的拉力平衡，其方向一定与橡皮条的拉力方向相反，即一定沿GO方向的是F′。 答案　(1)两个力的方向　(2)D　(3)F′ 2.某同学在做“验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则”实验，试完成下列问题。 (1)主要的两个实验步骤如下： ①把橡皮条的一端用图钉固定于P点，同时用两个弹簧测力计将橡皮条的另一端拉到位置O。这时两弹簧测力计的示数如图13甲所示，则两弹簧测力计的读数分别为FA＝________ N、FB＝________ N。 甲 ②假如橡皮条的自由端仅用一个弹簧测力计拉着，也把它拉到O点位置，弹簧测力计的示数如图乙所示，则FC＝________ N。 图13 (2)用4 mm表示1 N，在图丙中作出力FA、FB和FC的图示。根据平行四边形