2025高考物理步步高同步練習(xí)第三章 本章知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建含答案

2025高考物理步步高同步練習(xí)第三章本章知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)：探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.學(xué)會探究彈簧彈力與形變量之間的關(guān)系.2.會利用列表法、圖像法、函數(shù)法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).3.能根據(jù)F－x圖像求出彈簧的勁度系數(shù)．一、實(shí)驗(yàn)原理1．如圖1所示，在彈簧下端懸掛鉤碼時(shí)彈簧會伸長，平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等．圖12．彈簧的長度可用刻度尺直接測出，伸長量可以由伸長后的長度減去彈簧原來的長度進(jìn)行計(jì)算．這樣就可以研究彈簧的彈力和彈簧伸長量之間的定量關(guān)系了．二、實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、坐標(biāo)紙．三、實(shí)驗(yàn)步驟1．按實(shí)驗(yàn)原理圖安裝實(shí)驗(yàn)裝置，記下彈簧自由下垂時(shí)下端所對應(yīng)的刻度l0.2．在彈簧下端懸掛一個(gè)鉤碼，平衡時(shí)記下彈簧的總長度并記下鉤碼的重力．3．增加鉤碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過程，將數(shù)據(jù)填入表格，以F表示彈力，l表示彈簧的總長度，x＝l－l0表示彈簧的伸長量．1234567F/N0l/cmx/cm0四、數(shù)據(jù)處理1．建立如圖2所示的直角坐標(biāo)系，以彈簧的彈力F為縱軸、以彈簧伸長量x為橫軸，根據(jù)測量數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，作出F－x圖像．圖22．以彈簧的伸長量為自變量，寫出圖像所代表的函數(shù)．首先嘗試一次函數(shù)，如果不行則考慮二次函數(shù)．3．得出彈簧彈力和伸長量之間的定量關(guān)系，解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義．五、注意事項(xiàng)1．盡量選輕質(zhì)彈簧以減小彈簧自身重力帶來的影響．2．實(shí)驗(yàn)中彈簧下端掛的鉤碼不要太多，避免超出彈簧的彈性限度．3．測量長度時(shí)，應(yīng)區(qū)別彈簧原長l0、實(shí)際長度l及伸長量x三者之間的不同，明確三者之間的關(guān)系．為了減小彈簧自身重力帶來的影響，測彈簧原長時(shí)應(yīng)讓彈簧在不掛鉤碼時(shí)保持自由下垂?fàn)顟B(tài)，而不是平放在水平面上．4．記錄數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力與形變量的對應(yīng)關(guān)系及單位．5．描點(diǎn)作圖時(shí)，應(yīng)使盡量多的點(diǎn)落在畫出的線上，可允許少數(shù)點(diǎn)均勻分布于線兩側(cè)，偏離太大的點(diǎn)應(yīng)舍去，描出的線不應(yīng)是折線，而應(yīng)是平滑的曲線或直線．一、實(shí)驗(yàn)原理及操作(2021·淮安市高中協(xié)作體)某同學(xué)做“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)．圖3(1)圖3甲是不掛鉤碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，其示數(shù)為7.73cm；圖乙是在彈簧下端懸掛鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，此時(shí)彈簧的伸長量為________cm.(2)本實(shí)驗(yàn)通過在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來改變彈簧的彈力，關(guān)于此操作，下列選項(xiàng)中規(guī)范的做法是________．(填選項(xiàng)前的字母)A．逐一增掛鉤碼，記下每增加一只鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對應(yīng)的鉤碼總重量B．隨意增減鉤碼，記下增減鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對應(yīng)的鉤碼總重量(3)圖丙是該同學(xué)描繪的彈簧的伸長量x與彈力F的關(guān)系圖線，圖線的AB段明顯偏離直線OA，造成這種現(xiàn)象的主要原因是_________________________________________________.答案(1)6.93(2)A(3)彈簧形變量超出彈簧的彈性限度解析(1)由題圖乙標(biāo)尺刻度可知示數(shù)l2＝14.66cm，所以彈簧的伸長量為Δl＝l2－l1＝6.93cm.(2)為防止彈簧超出彈性限度，應(yīng)逐漸增加鉤碼的重量，故選項(xiàng)A正確．(3)由題圖丙知AB段伸長量與彈力不成線性關(guān)系，主要原因是鉤碼重力過大，導(dǎo)致彈簧形變量超出彈簧的彈性限度．二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理(2020·北京人大附中期中)某同學(xué)做“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，設(shè)計(jì)了如圖4甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，將待測彈簧的一端固定在鐵架臺上，然后將毫米刻度尺固定在彈簧一側(cè)，并使彈簧另一端的指針恰好落在刻度尺上．他先測出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長度，然后在彈簧下端依次掛1、2、3、4、5個(gè)鉤碼，測出彈簧相應(yīng)的總長度．每個(gè)鉤碼的質(zhì)量都是10g．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表．(g取10m/s2)圖4鉤碼質(zhì)量m/g01020304050彈簧總長度l/cm3.003.504.004.505.005.50彈力大小F/N00.10.20.30.40.5(1)關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是________．A．懸掛鉤碼時(shí)，應(yīng)在鉤碼靜止后再讀數(shù)B．應(yīng)在彈簧的彈性限度范圍內(nèi)進(jìn)行測量C．在安裝刻度尺時(shí)，必須使刻度尺保持豎直狀態(tài)D．在測量彈簧原長時(shí)，應(yīng)將彈簧平放在水平桌面上，使其自然伸長，并測出其長度(2)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在圖乙所示的坐標(biāo)紙上，作出彈簧彈力大小F跟彈簧總長度l之間的關(guān)系圖像，并求出該彈簧的勁度系數(shù)k＝____________N/m，原長l0＝________cm.(3)一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組在“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧a和b，得到彈簧彈力與彈簧長度之間關(guān)系的圖像如圖丙所示．下列表述正確的是________．A．a(chǎn)的原長比b的短B．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的小C．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的大D．測得的彈力與彈簧的長度成正比答案(1)ABC(2)見解析圖203.00(3)AC解析(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線，就能得到F－l圖像，如圖所示，圖線的斜率大小表示彈簧的勁度系數(shù)，解得k＝20N/m.當(dāng)F＝0時(shí)，彈簧長度為原長，l0＝3.00cm.(3)在F－l圖像中，當(dāng)彈簧的彈力為零時(shí)，彈簧處于原長，故b的原長大于a的原長，故A正確；圖線的斜率表示勁度系數(shù)，故a的勁度系數(shù)大于b的勁度系數(shù)，故B錯(cuò)誤，C正確；彈簧的彈力與彈簧的形變量成正比，故D錯(cuò)誤．三、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)在“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系，并測定彈簧的勁度系數(shù)”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖5所示．所用的每個(gè)鉤碼的重力相當(dāng)于對彈簧提供了向右的恒定拉力．實(shí)驗(yàn)時(shí)先測出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長度，再將5個(gè)鉤碼逐個(gè)掛在繩子的下端，每次測出相應(yīng)的彈簧總長度．圖5圖6(1)有一個(gè)同學(xué)把通過以上實(shí)驗(yàn)測量得到的6組數(shù)據(jù)在圖6坐標(biāo)系中描點(diǎn)，請作出F－L圖線．(2)由此圖線可得出該彈簧的原長L0＝________cm，勁度系數(shù)k＝________N/m.(3)該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)把彈簧水平放置，與彈簧懸掛放置相比較，優(yōu)點(diǎn)在于：__________________，缺點(diǎn)在于：______________________.答案見解析解析(1)F—L圖線如圖所示：(2)彈簧的原長L0即彈簧彈力為零時(shí)彈簧的長度，由題圖可知，L0＝5×10－2m＝5cm.勁度系數(shù)為圖像直線部分的斜率，k＝20N/m.(3)優(yōu)點(diǎn)：可以避免彈簧自身重力對實(shí)驗(yàn)的影響．缺點(diǎn)：彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在摩擦，會造成實(shí)驗(yàn)誤差．1．在“探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，彈簧彈力的大小為F，彈簧的形變量(伸長量或壓縮量)為x，下列說法正確的是()A．實(shí)驗(yàn)中勁度系數(shù)k的具體數(shù)值只能用逐個(gè)計(jì)算的方法求出來，而沒有其他的方法B．如果沒有測出彈簧原長，用彈簧長度l代替x，F(xiàn)－l圖線也是一條過原點(diǎn)的直線C．利用F－x圖線可求出勁度系數(shù)kD．實(shí)驗(yàn)時(shí)要把所有點(diǎn)連到線上，才能探索得到真實(shí)規(guī)律答案C解析該實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以采用圖像法，并非只能用逐個(gè)計(jì)算的方法來求勁度系數(shù)k，故A錯(cuò)誤；用彈簧長度l代替x，F(xiàn)－l圖線不過原點(diǎn)，故B錯(cuò)誤；在F－x圖像中圖線的斜率表示勁度系數(shù)，故利用F－x圖線可以求出k的值，故C正確；實(shí)驗(yàn)時(shí)并非把所有點(diǎn)連到線上，而是讓線穿過盡量多的點(diǎn)，不能穿過的點(diǎn)均勻分布在線的兩側(cè)，故D錯(cuò)誤．2．(2021·東?？h高一上期中)圖1甲為某同學(xué)用力傳感器“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)情景．用力傳感器豎直向下拉上端固定于鐵架臺的輕質(zhì)彈簧，讀出不同拉力下的標(biāo)尺刻度x及拉力大小F(從電腦中直接讀出)．所得數(shù)據(jù)記錄在下列表格中：拉力大小F/N0.450.690.931.141.441.69標(biāo)尺刻度x/cm57.0258.0159.0060.0061.0362.00圖1(1)從圖乙讀出刻度尺上的刻度值為________cm.(2)根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在圖丙坐標(biāo)紙上作出F與x的關(guān)系圖像．(3)由圖像求出該彈簧的勁度系數(shù)為________N/m，彈簧的原長為________cm.(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)答案(1)63.60(2)見解析圖(3)24.855.2解析(1)由題圖乙可知，刻度尺的最小分度值為0.1cm，故讀數(shù)為63.60cm.(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，利用描點(diǎn)法作出對應(yīng)的圖像如圖所示：(3)由胡克定律可知，圖像的斜率表示勁度系數(shù)，則k＝eq\f(ΔF,Δx)＝eq\f(1.69－0.2,0.62－0.56)N/m≈24.8N/m，圖線與橫軸的交點(diǎn)表示彈簧的原長，則可知彈簧原長為55.2cm.3．在“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中．(1)以下是小明同學(xué)準(zhǔn)備完成的實(shí)驗(yàn)步驟，請你幫他按操作的先后順序，用字母排列出來________．A．以彈力為橫軸、形變量為縱軸建立直角坐標(biāo)系，用描點(diǎn)法作出實(shí)驗(yàn)圖像B．記下彈簧不掛鉤碼時(shí)，其下端在刻度尺上的刻度L0C．將鐵架臺固定于水平桌面上，并將彈簧的上端系于橫桿上，在彈簧附近豎直固定刻度尺D．依次在彈簧下端掛上1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)…鉤碼，當(dāng)鉤碼靜止時(shí)，記下彈簧下端所對應(yīng)的刻度并記錄在表格內(nèi)E．以彈簧形變量為自變量，寫出彈簧彈力與形變量的關(guān)系式F．解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義(2)小華同學(xué)選了甲、乙兩根規(guī)格不同的彈簧進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)繪出如圖2所示的圖像，根據(jù)圖像，可計(jì)算得到兩個(gè)彈簧的勁度系數(shù)分別為k甲＝________N/m，k乙＝________N/m.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)圖2(3)從圖像上看，圖像上端為曲線，說明該同學(xué)沒能完全按實(shí)驗(yàn)要求做，圖像上端成為曲線是因?yàn)開_______________________________，若要制作一個(gè)精確度較高(即勁度系數(shù)較小)的彈簧測力計(jì)，應(yīng)選彈簧________(選填“甲”或“乙”)．答案(1)CBDAEF(2)66.7200(3)彈力過大，超過彈簧彈性限度甲解析(1)在“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)先組裝器材，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后處理數(shù)據(jù)，得出結(jié)論．實(shí)驗(yàn)操作的先后順序?yàn)镃BDAEF.(2)根據(jù)胡克定律得兩個(gè)彈簧的勁度系數(shù)分別為k甲＝eq\f(FA,xA)＝eq\f(4N,6×10－2m)≈66.7N/m，k乙＝eq\f(FB,xB)＝eq\f(8N,4×10－2m)＝200N/m.(3)題圖圖像上端向上彎曲的原因是彈力過大，超過彈簧的彈性限度．從圖像上可以看出甲的斜率大于乙的斜率，因?yàn)轭}圖圖像中縱軸為形變量，橫軸為彈力，斜率的倒數(shù)表示勁度系數(shù)，所以甲彈簧的勁度系數(shù)較小，因此用其制成的彈簧測力計(jì)精確度高．4．某同學(xué)“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”．(1)將彈簧懸掛在鐵架臺上，將刻度尺固定在彈簧一側(cè)．彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在________方向(選填“水平”或“豎直”)．(2)彈簧自然懸掛，待彈簧________時(shí)，長度記為L0；彈簧下端掛上砝碼盤時(shí)，彈簧長度記為Lx；在砝碼盤中每次增加10g砝碼，彈簧長度依次記為L1至L6.數(shù)據(jù)如下表．代表符號L0LxL1L2L3L4L5L6數(shù)值(cm)25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一個(gè)數(shù)值記錄不規(guī)范，代表符號為________．由表可知所用刻度尺的最小分度為________．(3)如圖3甲所示是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作出的圖線，縱軸是砝碼的質(zhì)量，橫軸是彈簧長度與________的差值(選填“L0”或“Lx”)．圖3(4)由圖甲可知彈簧的勁度系數(shù)為________N/m；通過圖和表可知砝碼盤的質(zhì)量為_____g．(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，重力加速度g取9.8N/kg)(5)如圖乙所示是另一組同學(xué)實(shí)驗(yàn)得到彈簧彈力F與彈簧伸長量x的F－x圖線，由此可求出該組同學(xué)所用彈簧的勁度系數(shù)為________N/m(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．圖線不過原點(diǎn)的原因是______________________．答案(1)豎直(2)靜止L31mm(3)Lx(4)4.910(5)200彈簧自身存在重力解析(1)為保證彈簧的拉力與砝碼盤和砝碼的重力大小相等，彈簧軸線和刻度尺均應(yīng)在豎直方向．(2)彈簧靜止時(shí)，記錄長度L0；表中的數(shù)據(jù)L3與其他數(shù)據(jù)有效數(shù)字位數(shù)不同，所以數(shù)據(jù)L3不規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)應(yīng)讀至cm單位的后兩位小數(shù)，最后一位應(yīng)為估讀值，所以刻度尺的最小分度為1mm.(3)由題圖甲知所掛砝碼質(zhì)量為0時(shí)，x為0，所以x＝L－Lx(L為彈簧長度)．(4)由胡克定律F＝kx知，mg＝k(L－Lx)，即mg＝kx，所以圖線斜率為eq\f(k,g)，則彈簧的勁度系數(shù)k＝eq\f(Δm·g,Δx)＝eq\f(60－10×10－3×9.8,12－2×10－2)N/m＝4.9N/m.同理，砝碼盤的質(zhì)量m0＝eq\f(kLx－L0,g)＝eq\f(4.9×27.35－25.35×10－2,9.8)kg＝0.01kg＝10g.(5)F－x圖像中圖線的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)，則題圖乙中的斜率k＝eq\f(7,4－0.5×10－2)N/m＝200N/m；圖線不過原點(diǎn)說明沒有力時(shí)彈簧有了形變量，故說明受到彈簧自身的重力的影響．實(shí)驗(yàn)：探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.練習(xí)用作圖法求兩個(gè)力的合力.2.探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律．一、實(shí)驗(yàn)原理1．合力F′的確定：兩個(gè)力F1、F2共同作用，能把橡皮條末端小圓環(huán)拉到某點(diǎn)，一個(gè)力F′也可以把橡皮條末端的小圓環(huán)拉到同一點(diǎn)，則F′與F1和F2共同作用的效果相同，則F′是F1和F2的合力．2．合力理論值F的確定：根據(jù)平行四邊形定則作出F1和F2的合力F的圖示，求出合力的理論值F.3．在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，比較F′和F是否大小相等、方向相同．二、實(shí)驗(yàn)器材方木板、白紙、彈簧測力計(jì)(兩個(gè))、橡皮條、細(xì)繩、輕質(zhì)小圓環(huán)、三角板、刻度尺、圖釘(若干)、鉛筆．三、實(shí)驗(yàn)步驟1．在方木板上用圖釘固定一張白紙，如圖1甲所示，用圖釘把橡皮條的一端固定在木板上A點(diǎn)，在橡皮條的另一端掛上輕質(zhì)小圓環(huán)．圖12．用兩個(gè)彈簧測力計(jì)分別鉤住小圓環(huán)，互成角度地拉橡皮條，將小圓環(huán)拉到某位置O，用鉛筆描下小圓環(huán)O的位置和拉線的方向，并記錄兩彈簧測力計(jì)的讀數(shù)．3．用一個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮條，將小圓環(huán)拉到同一位置O，記下彈簧測力計(jì)的讀數(shù)和拉線的方向．4．如圖乙所示，利用刻度尺和三角板，按適當(dāng)?shù)谋壤鞒鲇脙蓚€(gè)彈簧測力計(jì)拉時(shí)的拉力F1和F2的圖示以及用一個(gè)彈簧測力計(jì)拉時(shí)的拉力F′的圖示，以F1、F2為鄰邊畫出平行四邊形，并畫出對角線F.5．比較F與F′的大小和方向，看它們在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)是否相同，從而驗(yàn)證平行四邊形定則．四、注意事項(xiàng)1．彈簧測力計(jì)使用前要檢查指針是否指在零刻度線上，否則應(yīng)校零．2．被測力的方向應(yīng)與彈簧測力計(jì)軸線方向一致，拉動小圓環(huán)時(shí)彈簧不可與外殼相碰或摩擦．3．在同一次實(shí)驗(yàn)中，小圓環(huán)的位置O一定要相同．4．在具體實(shí)驗(yàn)時(shí)，兩分力F1和F2間夾角不宜過大，也不宜過小，以60°～120°之間為宜．5．讀數(shù)時(shí)應(yīng)正視、平視刻度．6．使用彈簧測力計(jì)測力時(shí)，讀數(shù)應(yīng)適當(dāng)大些，但不能超出它的測量范圍.一、實(shí)驗(yàn)原理與操作在“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，有下列實(shí)驗(yàn)步驟：a．在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn)，如圖2所示．圖2b．只用一個(gè)彈簧測力計(jì)，通過彈簧測力計(jì)把小圓環(huán)拉到同樣的位置O，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)F′和細(xì)繩的方向，按同樣比例作出力F′的圖示．c．改變兩個(gè)分力的大小和夾角，再做兩次實(shí)驗(yàn)．d．記下兩個(gè)彈簧測力計(jì)的示數(shù)F1、F2及小圓環(huán)的位置，描下兩條細(xì)繩的方向，在紙上按比例作出力F1和F2的圖示，用平行四邊形定則求出合力F.e．比較力F′與F，可以看出，它們在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是相等的．f．把小圓環(huán)系在橡皮條的另一端，通過小圓環(huán)用兩個(gè)彈簧測力計(jì)互成角度地拉小圓環(huán)，橡皮條伸長，使小圓環(huán)到達(dá)某一位置O.完成下列填空：(1)上述步驟中，正確的順序是________(填寫步驟前面的字母)．(2)下列哪些措施能減小實(shí)驗(yàn)誤差________．A．兩條細(xì)繩必須等長B．彈簧測力計(jì)、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)與木板平面平行C．拉橡皮條的細(xì)繩要稍長一些，標(biāo)記同一條細(xì)繩的方向時(shí)兩標(biāo)記點(diǎn)要適當(dāng)遠(yuǎn)一些D．實(shí)驗(yàn)前先把實(shí)驗(yàn)所用的兩個(gè)彈簧測力計(jì)的掛鉤相互鉤住平放在桌面上，向相反方向拉動，檢查讀數(shù)是否相同，若不同，則進(jìn)行調(diào)節(jié)使之相同答案(1)afdbec(2)BCD解析(1)先固定好白紙和橡皮條，兩個(gè)彈簧測力計(jì)互成角度地拉小圓環(huán)到O點(diǎn)，記下兩個(gè)力的大小和方向，由平行四邊形定則畫出兩個(gè)力的合力，然后用一個(gè)彈簧測力計(jì)拉小圓環(huán)仍然到O點(diǎn)，記下拉力的大小和方向，與第一次的合力比較大小和方向，改變兩個(gè)分力的大小和夾角，重復(fù)實(shí)驗(yàn)．故實(shí)驗(yàn)步驟為afdbec.(2)兩條細(xì)繩是否等長，不會影響實(shí)驗(yàn)，A錯(cuò)誤；拉力應(yīng)和木板平面平行，否則畫出的力就不是實(shí)際作用力了，B正確；細(xì)繩應(yīng)稍長些，這樣在描點(diǎn)畫力的方向時(shí)，偏差小，誤差小，C正確；實(shí)驗(yàn)前調(diào)節(jié)彈簧測力計(jì)，使兩個(gè)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)相同，可以使彈簧測力計(jì)讀數(shù)準(zhǔn)確，可以減小誤差，D正確．(2020·北京市東城區(qū)高一上期末)某同學(xué)用如圖3所示裝置做“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，橡皮筋的一端固定在水平木板上的P點(diǎn)，另一端系有兩個(gè)繩套．實(shí)驗(yàn)中先用兩個(gè)彈簧測力計(jì)分別勾住繩套，并互成角度地拉橡皮筋，將橡皮筋拉至某一位置O.再只用一個(gè)彈簧測力計(jì)，通過繩套把橡皮筋拉到與前面相同的位置O.圖3(1)為完成該實(shí)驗(yàn)，下述必須有的步驟是________．(填正確選項(xiàng)前的字母)A．測量細(xì)繩的長度 B．測量橡皮筋的原長C．記錄彈簧測力計(jì)的示數(shù) D．記錄結(jié)點(diǎn)O的位置E．通過細(xì)繩記錄拉力的方向(2)下列關(guān)于操作過程的說法正確的是________．(填正確選項(xiàng)前的字母)A．橡皮筋、彈簧測力計(jì)和細(xì)繩應(yīng)位于與木板平行的同一平面內(nèi)B．兩細(xì)繩之間的夾角一定要取90°，以便計(jì)算合力的大小C．拉橡皮筋的細(xì)繩要短一些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要近一些D．彈簧測力計(jì)的示數(shù)適當(dāng)大些有利于減小誤差E．同一次實(shí)驗(yàn)中，用一只彈簧測力計(jì)拉橡皮筋時(shí)，結(jié)點(diǎn)的位置必須與用兩只彈簧測力計(jì)拉時(shí)的位置重合(3)“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)情況如圖4所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細(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．圖4①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．建立物理模型法答案(1)CDE(2)ADE(3)①F′②B二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理某探究小組做“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5(a)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的大小可由測力計(jì)讀出．測力計(jì)的示數(shù)如圖(b)所示，F(xiàn)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(a)中兩條虛線所示的方向，由測力計(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.(ⅰ)用5mm長度的線段表示1N的力，以O(shè)點(diǎn)為作用點(diǎn)，在圖(a)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；圖5(ⅱ)F合的大小為________N，F(xiàn)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．答案(1)4.0(2)(ⅰ)見解析圖(ⅱ)4.00.05解析(1)由題圖(b)可知，F(xiàn)的大小為4.0N.(2)(ⅰ)F1長度為21mm，F(xiàn)2長度為28mm，畫出力F1、F2及F合的圖示，如圖所示．(ⅱ)用刻度尺量出F合的線段長約為20mm，所以F合大小為4.0N，量出合力箭頭處到y(tǒng)軸的距離和所作合力在y軸投影的長度，則F合與拉力F的夾角的正切值為0.05.1．(2020·徐州市高一上期末)某同學(xué)用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律．彈簧測力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P，下端用細(xì)線掛一重物M.手持彈簧測力計(jì)B，水平向左拉，使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置．分別讀出彈簧測力計(jì)A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點(diǎn)的位置和細(xì)線的方向．下列不必要的實(shí)驗(yàn)要求是()圖1A．應(yīng)測量重物M所受的重力B．彈簧測力計(jì)應(yīng)在使用前校零C．細(xì)線方向應(yīng)與木板平面平行D．改變拉力，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置答案D2．在“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，用兩個(gè)彈簧測力計(jì)把橡皮條的端點(diǎn)拉到O處，如圖2所示已經(jīng)作出拉力F1、F2，圖中方格每邊長度表示1N.圖2(1)用直尺、三角板作出F1、F2的合力后，由所作的圖可知，F(xiàn)1、F2的合力F大小為______N.(2)用一個(gè)彈簧測力計(jì)把橡皮條的端點(diǎn)拉到O處，此時(shí)拉力為F′.由圖可知，F(xiàn)′與F的大小、方向略有偏差，如果此偏差僅由F1的大小引起，則引起偏差的原因是F1的大小比真實(shí)值偏________(選填“大”或“小”)．答案(1)7(2)大解析(1)以F1、F2為鄰邊，作出平行四邊形，如圖所示：由圖可知：合力為F＝1×7N＝7N.(2)合力F′與F的大小、方向略有偏差，如果此偏差僅由F1引起，由圖可知F1與F′的夾角比F1與F的大，故F1的大小比真實(shí)值偏大．3．某研究小組做“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，所用器材有：方木板一塊、白紙、量程為5N的彈簧測力計(jì)兩個(gè)、橡皮條(帶兩個(gè)較長的細(xì)繩套)、刻度尺、圖釘(若干個(gè))．(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，主要的步驟是：A．在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上B．用圖釘把橡皮條的一端固定在方木板上的A點(diǎn)，在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系著繩套C．用兩個(gè)彈簧測力計(jì)分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O，記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個(gè)彈簧測力計(jì)的示數(shù)D．按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計(jì)的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力FE．只用一只彈簧測力計(jì)，通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個(gè)力F′的圖示F．比較F′和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結(jié)論上述步驟中：①有重要遺漏的步驟的序號是________和________．②遺漏的內(nèi)容分別是________________________和________________________．(2)該小組的同學(xué)用同一套器材做了四次實(shí)驗(yàn)，白紙上留下的標(biāo)注信息有結(jié)點(diǎn)位置O、力的標(biāo)度、分力和合力的大小及表示力的作用線的點(diǎn)，如圖所示．其中對于提高實(shí)驗(yàn)精度最有利的是________．答案(1)①CE②記下兩條細(xì)繩套的方向把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O(2)B解析(1)①根據(jù)“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”實(shí)驗(yàn)的操作步驟可知，有重要遺漏的步驟的序號是C和E.②在C中未記下兩條細(xì)繩套的方向，E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O.(2)為了提高實(shí)驗(yàn)精度，彈簧測力計(jì)讀數(shù)盡可能大一些，標(biāo)注細(xì)繩方向的兩點(diǎn)盡可能遠(yuǎn)一點(diǎn)，標(biāo)度盡可能小一些，兩力F1、F2夾角不宜過大或過小，故選B.4．某同學(xué)用如圖3甲所示的裝置“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”．將一木板豎直放在鐵架臺和輕彈簧所在平面后，其部分實(shí)驗(yàn)操作如下，請完成下列相關(guān)內(nèi)容：圖3(1)如圖甲，在木板上記下懸掛兩個(gè)鉤碼時(shí)彈簧末端的位置O；(2)卸下鉤碼然后將兩細(xì)繩套系在彈簧下端，用兩彈簧測力計(jì)將輕彈簧末端拉到同一位置O，記錄細(xì)繩套AO、BO的________及兩彈簧測力計(jì)相應(yīng)的讀數(shù)．圖乙中B彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為________N；(3)該同學(xué)在坐標(biāo)紙上畫出兩彈簧測力計(jì)拉力FA、FB的大小和方向，如圖4所示，請?jiān)趫D中作出FA、FB的合力F.圖4答案(2)方向11.40(3)見解析圖解析(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，本實(shí)驗(yàn)要記錄兩分力的大小、方向及合力的大小、方向，其中大小通過彈簧測力計(jì)的讀數(shù)獲得，方向通過細(xì)繩套方向獲得，故需要記錄AO、BO的方向；根據(jù)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)規(guī)則可得題圖乙中B彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為11.40N.(3)根據(jù)OFA和OFB兩條表示力的有向線段為鄰邊作平行四邊形，再作出兩鄰邊所夾對角線，即合力F，如圖所示．動態(tài)平衡問題[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.進(jìn)一步熟練掌握平衡問題的解法.2.會利用解析法、圖解法和相似三角形法分析動態(tài)平衡問題．1．動態(tài)平衡：平衡問題中的一部分力是變力，是動態(tài)力，力的大小和方向緩慢變化，所以叫動態(tài)平衡，這是共點(diǎn)力平衡問題中的一類題型．2．基本方法：解析法、圖解法和相似三角形法．一、解析法解題步驟：(1)列平衡方程求出未知量與已知量的關(guān)系表達(dá)式．(2)根據(jù)已知量的變化情況確定未知量的變化情況．質(zhì)量為m的物體用輕繩AB懸掛于天花板上．用水平向左的力F緩慢拉動繩的中點(diǎn)O，如圖1所示．用FT表示繩OA段拉力的大小，在O點(diǎn)向左移動的過程中()圖1A．F逐漸變大，F(xiàn)T逐漸變大B．F逐漸變大，F(xiàn)T逐漸變小C．F逐漸變小，F(xiàn)T逐漸變大D．F逐漸變小，F(xiàn)T逐漸變小答案A解析以O(shè)點(diǎn)為研究對象，受力如圖所示，當(dāng)用水平向左的力緩慢拉動O點(diǎn)時(shí)，繩OA與豎直方向的夾角θ變大，由共點(diǎn)力的平衡條件知：FT＝eq\f(mg,cosθ)，F(xiàn)＝mgtanθ，所以F逐漸變大，F(xiàn)T逐漸變大，選項(xiàng)A正確．(2021·泰興中學(xué)高一上第二次聯(lián)考)如圖2甲所示，筆記本電腦底座一般設(shè)置有四個(gè)卡位用來調(diào)節(jié)角度，某同學(xué)將電腦放在散熱底座上，為了獲得更好的舒適度，由原卡位1調(diào)至卡位4(如圖乙)，下列說法正確的是()圖2A．電腦受到的支持力變小B．電腦受到的摩擦力變大C．散熱底座對電腦的作用力的合力豎直向上D．電腦受到的支持力與摩擦力兩力大小之和等于其重力答案C解析設(shè)散熱底座與水平面的夾角為θ，電腦受到的支持力FN＝mgcosθ，摩擦力Ff＝mgsinθ，由原卡位1調(diào)到卡位4，θ減小，則FN增大，F(xiàn)f減小，A、B錯(cuò)誤；散熱底座對電腦的作用力的合力與重力等大反向，豎直向上，C正確；根據(jù)平行四邊形定則知，D錯(cuò)誤．二、圖解法1．適用情況：物體只受三個(gè)力作用，且其中一個(gè)力的大小、方向均不變，另一個(gè)力的方向不變，第三個(gè)力大小、方向均變化．2．一般步驟：首先對物體進(jìn)行受力分析，根據(jù)三角形定則將表示三個(gè)力的有向線段依次畫出構(gòu)成一個(gè)三角形(先畫出大小、方向均不變的力，再畫方向不變的力，最后畫大小、方向均變化的力)，由題意改變方向變化的力的方向．由動態(tài)圖解可知力的大小變化情況．用繩AO、BO懸掛一個(gè)重物，BO水平，O為半圓形支架的圓心，懸點(diǎn)A和B在支架上．懸點(diǎn)A固定不動，將懸點(diǎn)B從圖3所示位置沿支架逐漸移動到C點(diǎn)的過程中，繩OA和繩OB上的拉力大小的變化情況是()圖3A．OA繩上的拉力逐漸增大B．OA繩上的拉力先減小后增大C．OB繩上的拉力逐漸增大D．OB繩上的拉力先減小后增大答案D解析將AO繩、BO繩的拉力合成，其合力與重物重力等大反向，逐漸改變OB繩拉力的方向，使FB與豎直方向的夾角變小，得到多個(gè)平行四邊形，如圖所示，由圖可知FA逐漸減小，且方向不變，而FB先減小后增大，且方向不斷改變，當(dāng)FB與FA垂直時(shí)，F(xiàn)B最小，故D正確．針對訓(xùn)練如圖4所示，在傾角為θ的光滑斜面上有一光滑擋板A，在擋板和斜面之間夾一質(zhì)量為m的重球B，開始板A處于豎直位置，現(xiàn)使其下端繞O沿逆時(shí)針方向緩緩轉(zhuǎn)至水平位置，重球B對斜面和對擋板壓力的變化情況是()圖4A．對斜面的壓力逐漸減小，對擋板的壓力也逐漸減小B．對斜面的壓力逐漸增大，對擋板的壓力則逐漸減小C．對斜面的壓力逐漸減小，對擋板的壓力先變小后變大D．對斜面的壓力逐漸減小，對擋板的壓力先變大后變小答案C解析分析球的受力，受到重力mg、擋板對球的彈力FA及斜面對球的支持力FB，如圖所示，球處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈力FA與FB的合力F的大小等于重力大小，方向豎直向上．當(dāng)擋板下端繞O沿逆時(shí)針方向緩慢轉(zhuǎn)至水平位置的過程中，可以看出表示彈力FA的邊的長度先變小后變大，即彈力FA先變小后變大；表示支持力FB的邊的長度一直變短，說明FB一直變?。膳ｎD第三定律可知，球?qū)醢宓膲毫ο茸冃『笞兇?，對斜面的壓力逐漸減?。x項(xiàng)C正確．三、相似三角形法1．適用情況：在物體所受的三個(gè)力中，一個(gè)力是恒力，大小、方向均不變；另外兩個(gè)力是變力，大小、方向均改變，且方向不總是相互垂直；2．解題技巧：找到物體變化過程中的幾何關(guān)系，利用力的矢量三角形與幾何三角形相似，相似三角形對應(yīng)邊成比例，通過分析幾何三角形邊長的變化得到表示力的邊長的變化，從而得到力的變化．如圖5所示，光滑半球面上的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))被一繞過光滑小定滑輪的輕繩在力F的作用下由底端緩慢拉到頂端的過程中，試分析F及半球面對小球的支持力FN的變化情況．圖5答案見解析解析如圖所示，作出小球的受力示意圖，注意彈力FN總與球面垂直，從圖中可得到相似三角形．設(shè)半球面半徑為R，定滑輪到球面最高點(diǎn)的距離為h，定滑輪與小球間繩長為L，根據(jù)三角形相似得eq\f(F,L)＝eq\f(mg,h＋R)＝eq\f(FN,R)解得F＝eq\f(L,R＋h)mg半球面對小球的支持力FN＝eq\f(R,R＋h)mg由于在拉動過程中h、R不變，L變小，故F減小，F(xiàn)N不變．1．(2020·鶴崗一中高一上學(xué)期期末)如圖1所示，用繩索將重球掛在豎直墻上，不考慮墻的摩擦，如果把繩的長度增加一些，則球?qū)K的拉力F1和球?qū)Φ膲毫2的變化情況是()圖1A．F1增大，F(xiàn)2減小B．F1減小，F(xiàn)2增大C．F1和F2都減小D．F1和F2都增大答案C解析由圖解法可知F1′減小，墻對球的支持力F2′減小，故由牛頓第三定律可知F1減小，球?qū)Φ膲毫2也減小，故選C.2.如圖2所示，一光滑小球靜止放置在固定的光滑半球面底端，用豎直放置的光滑擋板水平向右緩慢推動小球，則在小球運(yùn)動的過程中(該過程小球未脫離球面)，擋板對小球的推力F1、半球面對小球的支持力F2的變化情況正確的是()圖2A．F1增大，F(xiàn)2增大 B．F1減小，F(xiàn)2減小C．F1增大，F(xiàn)2減小 D．F1減小，F(xiàn)2增大答案A3.(2020·遼寧遼河油田第二高級中學(xué)高一上期末)如圖3所示，小球放在光滑的豎直墻與裝有鉸鏈的光滑薄板之間，在墻與薄板之間的夾角θ緩慢地增大到90°的過程中()圖3A．小球?qū)Φ膲毫p小B．小球?qū)Ρ“宓膲毫υ龃驝．小球?qū)Φ膲毫ο葴p小后