第五节 实验：探究力的合成规律-2022年高考物理一轮复习学案+题型考点分析+课时训练

【课时训练】第五节 实验：探究力的合成规律 1．一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品，在家中验证力的平行四边形定则。 甲　　　　　乙　　　　　　　丙 (1)如图甲，在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶，记下水壶________时电子秤的示数F。 (2)如图乙，将三细线L1、L2、L3的一端打结，另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水壶带上。水平拉开细线L1，在白纸上记下结点O的位置、____________和电子秤的示数F1。 (3)如图丙，将另一颗墙钉B钉在与O同一水平线上，并将L1拴在其上。手握电子秤沿着(2)中L2的方向拉开细线L2，使________和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数F2。 (4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示，根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示，若________，则平行四边形定则得到验证。 【解析】 (1)要测量装满水的水壶的重力，需记下水壶静止时电子秤的示数F。 (2)要画出平行四边形，则需要记录分力的大小和方向，所以在白纸上记下结点O的位置的同时，也要记录三细线的方向以及电子秤的示数F1。 (3)已经记录了一个分力的大小，还要记录另一个分力的大小，则结点O位置不能变化，力的方向也不能变化，所以应使结点O的位置和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数F2。 (4)根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示，若F和F′在误差允许的范围内重合，则平行四边形定则得到验证。 【答案】 (1)静止　(2)三细线的方向　(3)结点O的位置　(4)F和F′在误差允许的范围内重合 2．（2021·河北专题练习）为验证力的平行四边形定则，某同学准备了以下器材：支架，弹簧，直尺，量角器坐标纸，细线，定滑轮（位置可调）两个，钩码若干。支架带有游标尺和主尺，游标尺（带可滑动的指针）固定在底座上，主尺可升降，如图1所示。 实验步骤如下： (1)仪器调零。如图1，将已测量好的劲度系数k为5.00N/m的弹簧悬挂在支架上，在弹箦挂钩上用细线悬挂小钩码做为铅垂线，调节支架竖直。调整主尺高度，使主尺与游标尺的零刻度对齐。滑动指针，对齐挂钩上的O点，固定指针。 (2)搭建的实验装置示意图如图2.钩码组mA=40g，钩码组mB=30g，调整定滑轮位置和支架的主尺高度，使弹簧竖直且让挂钩上O点重新对准指针。实验中保持定滑轮、弹簧和铅垂线共面。此时测得 =36.9°， =53.1°，由图3可读出游标卡尺示数为___________cm，由此计算出弹簧拉力的增加量F=___________N。当地重力加速度g为9.80m/s2。 (3)请将第(2)步中的实验数据用力的图示的方法在图框中做出，用平行四边形定则做出合力F′________。 (4)依次改变两钩码质量，重复以上步骤，比较F′和F的大小和方向，得出结论。实验中铅垂线上小钩码的重力对实验结果___________（填写“有”或“无”）影响。 【解析】 (2)[1]游标卡尺精度为 ，读数为 [2]则弹簧拉力的增量为 。 (3)[3]根据题意可知 绳产生的拉力为 ， 绳产生的拉力为 ，力的合成如图 (4)[4]在求解合力的过程中，求解的是弹簧弹力的变化量，所以小钩码的重力对实验结果无影响。 【答案】 9.78 0.489 无 3．在“探究力的平行四边形定则”的实验中，首先用两个弹簧秤分别钩住绳套，在保证弹簧秤与木板平行的条件下，互成角度地拉长橡皮条，使结点到达O点，用铅笔记下O点位置及两细绳的方向，如图中的OA、OB方向，读出两弹簧秤的示数FOA＝2.7 N、FOB＝3.3 N. (1)根据平行四边形定则，在图中利用图示法求FOA与FOB的合力，其大小F＝__________． (2)为了完成本实验，还要进行的一项关键操作是________________________，在本操作中需要记录的是______________和______________． 【解析】 (1)取如图所示的长度表示1.5 N，作出平行四边形，则其对角线的长度表示合力的大小，箭头的指向表示合力的方向，故两个力及它们的合力的图示如图所示： 其大小F＝4.3 N. (2)为了完成本实验，还要进行的一项关键操作是只用一个弹簧秤将橡皮条的结点拉到同一位置O点，在本操作中需要记录的是弹簧秤的示数和拉力的方向． 【答案】 (1)4.3 N　(2)只用一个弹簧秤将橡皮条的结点拉到同一位置O点　弹簧秤的示数　拉力的方向 4．小明通过实验验证力的平行四边形定则． (1)实验记录纸如图甲所示，O 点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用时，拉力 F1和 F2 的方向分别过 P1 和 P2点；一个弹簧测