高一物理人教版必修一實(shí)驗(yàn)檢測(cè)3-4-2實(shí)驗(yàn)探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律

實(shí)驗(yàn)典例突破【典例1】“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示,其中A為固定橡皮筋的圖釘,O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn),OB和OC為細(xì)繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖。(1)圖乙中的F與F′兩力中,方向一定沿AO方向的是____。

(2)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是________。

A.理想實(shí)驗(yàn)法 B.等效替代法C.控制變量法 D.建立物理模型法(3)某同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)認(rèn)為:A.拉橡皮筋的細(xì)繩稍長一些,實(shí)驗(yàn)效果較好B.拉橡皮筋時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)、橡皮筋、細(xì)繩應(yīng)貼近木板且與木板平面平行C.橡皮筋彈性要好,拉結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O時(shí),拉力要適當(dāng)大些,且拉力F1和F2的夾角越大越好D.在實(shí)驗(yàn)中O點(diǎn)位置不能變E.細(xì)繩可以用彈性繩代替其中不正確的是________(填入相應(yīng)的字母)。

【解析】(1)圖乙中的F與F′兩力中,方向一定沿AO方向的是F′。(2)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是等效替代法,故選B。(3)拉橡皮筋的細(xì)繩長一些,以便標(biāo)記力的方向,實(shí)驗(yàn)效果較好,選項(xiàng)A正確;拉橡皮筋時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)、橡皮筋、細(xì)繩應(yīng)貼近木板且與木板平面平行,選項(xiàng)B正確;橡皮筋彈性要好,拉結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O時(shí),拉力大小以及拉力F1和F2的夾角大小要適當(dāng),并非越大越好,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;在實(shí)驗(yàn)中O點(diǎn)位置不能變,以保持等效性,選項(xiàng)D正確;細(xì)繩可以用彈性繩代替,不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,選項(xiàng)E正確;故不正確的是C。答案:(1)F′(2)B(3)C【典例2】(2017·全國卷Ⅲ)某探究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn),將畫有坐標(biāo)軸(橫軸為x軸,縱軸為y軸,最小刻度表示1mm)的紙貼在桌面上,如圖甲所示。將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(diǎn)(位于圖示部分之外),另一端P位于y軸上的A點(diǎn)時(shí),橡皮筋處于原長。(1)用一只測(cè)力計(jì)將橡皮筋的P端沿y軸從A點(diǎn)拉至坐標(biāo)原點(diǎn)O,此時(shí)拉力F的大小可由測(cè)力計(jì)讀出。測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖乙所示,F的大小為________N。

(2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋P端回到A點(diǎn);現(xiàn)使用兩個(gè)測(cè)力計(jì)同時(shí)拉橡皮筋,再次將P端拉至O點(diǎn),此時(shí)觀察到兩個(gè)拉力分別沿圖甲中兩條虛線所示的方向,由測(cè)力計(jì)的示數(shù)讀出兩個(gè)拉力的大小分別為F1=4.2N和F2=5.6N。①用5mm長度的線段表示1N的力,以O(shè)為作用點(diǎn),在圖甲中畫出力F1、F2的圖示,然后按平行四邊形定則畫出它們的合力F合。②F合的大小為________N,F合與拉力F的夾角的正切值為________。

若F合與拉力F的大小及方向的偏差均在實(shí)驗(yàn)所允許的誤差范圍之內(nèi),則該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了力的平行四邊形定則?！窘馕觥?1)由圖乙可得每大格之間有5個(gè)小格,所以彈簧測(cè)力計(jì)的最小分度為0.2N,故可讀出彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)為4.0N。(2)①由已知可得F1所對(duì)長度為21mm,F2所對(duì)長度為28mm,根據(jù)平行四邊形定則畫出合力大小。如圖所示。②根據(jù)幾何關(guān)系可得合力大小為QUOTEN=4.0N;F