内容正文:
第1讲 力学实验与创新
专题七 实验技能与创新
内容索引
高考题型1 验证力的平行四边形定则
高考题型2 纸带类实验
高考题型3 力学创新实验
验证力的平行四边形定则
高考题型1
1.本实验考查的重点是“力的作用效果的等效性”.
2.对实验步骤中两个分力和合力的大小和方向的确定也是考查的重点.
3.本实验中,由作图法得到的合力F与实际测量得到的合力F′一般不会完全重合,只要在误差范围内F与F′重合,即可验证力的平行四边形定则.
例1 (2018·徐州市期中)某同学为了“验证力的平行四边形定则”,准备了三根相同的橡皮筋、木板、重物、刻度尺、三角板、铅笔、细绳套、白纸、钉子等器材.操作步骤如下:
a.把三根橡皮筋的一端系在一起,另一端分别系一个细绳套;
b.将白纸固定在木板上,在木板上钉两个钉子,将任意两个橡皮筋上的绳套分
别套在两钉子上;
c.立起木板,将重物挂在剩下的一个绳套上,如
图1甲所示;
d.记录下三根橡皮筋的长度和橡皮筋结点的位置O
及每个细绳套的方向;
e.取下白纸,以橡皮筋的伸长量作为拉力大小,画出受力图,验证力的平行四
边形定则;
f.换用不同的重物重复实验.
图1
(1)此实验还需____;
A.测量重物的质量
B.记录下两个钉子的位置
C.测量橡皮筋的原长
答案
解析
C
解析 题述步骤中已经记录了每条细绳套的方向,不需要记录两个钉子的位置,B错误;
本实验以橡皮筋的伸长量来作平行四边形,步骤d中测量了橡皮筋悬挂重物后的长度,要计算伸长量,需要测量橡皮筋的原长,不需要测量重物的质量,A错误,C正确.
(2)某次实验,测得三根橡皮筋的伸长量及方向.把橡皮筋的伸长量作为拉力大小,作出力的图示,如图乙所示,请任选两个力,根据平行四边形定则作出合力;
答案
解析
解析 如图,以其中两个橡皮筋的伸长量为邻边作平行四边形,平行四边形的对角线为合力的理论值;
答案 见解析图
(3)在(2)问作出的图中,根据______________
_________________________________________________________________________可以
说明力的合成满足平行四边形定则.
答案
解析
解析 由平行四边形作出的对角线与第三条橡皮筋的伸长量大小基本相等,方向差不多都在竖直方向上即验证了力的合成满足平行四边形定则;
由平行四边形作出的对角线与第三条橡皮筋的伸长量大小基本相等,方向差不多都在竖直方向上
(4)如果换用不同的重物再次重复该实验,________(填“需要”或“不需要”)改变钉子的位置,使橡皮筋的结点回到原来的O点.
答案
解析
解析 当换用不同的重物再次重复该实验,不需要改变钉子的位置,也不需要使结点回到原来的位置.
不需要
拓展训练1 如图2为“验证力的平行四边形定则”实验装置图,其中AO为橡皮筋,A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB、OC为细绳.
(1)关于此实验,下列说法正确的是______.
A.实验中,只需记录弹簧测力计的读数和O点的位置
B.橡皮筋及细绳要与板平行
C.实验中每次都需把O点拉到同一位置
D.橡皮筋AO换成细绳,实验效果会更好
答案
图2
BC
(2)某同学已在坐标纸中画出两弹簧测力计拉力的图示如图3,已知方格每边长长度表示2.0 N,则由图可得出合力的大小为________ N.
答案
图3
12.0
拓展训练2 某同学为了“验证力的平行四边形定则”,先用一个弹簧秤通过细绳悬吊一个钩码;当钩码静止时,弹簧秤的示数为2.00 N;再用两个弹簧秤a和b通过两根细绳互成角度将该钩码悬吊,其中b弹簧秤一端固定,a弹簧秤所拉细绳如图4甲所示水平向左,当钩码静止时,b弹簧秤的示数如图乙所示.
图4
答案
(1)图乙中b弹簧秤的示数为______________ N;可求出a弹簧秤的拉力为_______________ N;
2.50(2.49~2.51)
1.50(1.49~1.51)
解析
解析 依据仪器的读数规则,由准确数字和估计数字组成,则b弹簧秤的示数为2.50 N;
答案
(2)保持a弹簧秤及其所拉的细绳方向不变,将b及其所拉的细绳以O为轴沿逆时针方向在图示平面内缓慢转至竖直方向的过程中,b的示数________.(选填“变大”“变小”或“不变”)
变小
解析
解析 根据三力平衡特点,利用图解法可知b的示数变小,如图:
纸带类实验
高考题型2
1.四个涉及打点计时器的实验:
(1)速度随时间变化的规律.
(2)加速度与物体质量、物体受力的关系.
(3)探究动能定理.
(4)验证机械能守恒定律.
2.纸带常有以下三大应用:
(1)由纸带确定时间
要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点