第二章 实验3 探究两个互成角度的力的合成规律（Word练习）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教版 浙江专用）

实验3　探究两个互成角度的力的合成规律 1．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示． 　 (1)某次实验中，拉OC细绳的弹簧秤指针位置如图甲所示，其读数为________N；在图乙中用虚线连接F1、F2、F箭头端(在误差允许的范围内)所围成的形状是一个________． (2)关于此实验，下列说法正确的是________． A．与橡皮筋连接的细绳必须等长 B．用两只弹簧秤拉橡皮筋时，应使两弹簧秤的拉力相等，以便算出合力的大小 C．用两只弹簧秤拉橡皮筋时，结点位置必须与用一只弹簧秤拉橡皮筋时结点的位置重合 D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要画短一些 答案：(1)2.60　平行四边形　(2)C 解析：(1)由题图乙中用虚线连接F1、F2、F箭头端所围成的形状是一个平行四边形．题图甲所示弹簧秤的分度值为0.1 N，则读数为2.60 N. (2)与橡皮筋连接的细绳是为了确定细绳拉力的方向，两绳的长度不一定相等，A错误；用两只弹簧秤拉橡皮筋时，只要使两弹簧秤拉力的合力与一只弹簧秤拉力的效果相同就行，两弹簧秤的拉力不需要相等，B错误；为了保证效果相同，两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉至同一位置，C正确；标记同一细绳方向的两点要画长一些，这样引起的拉力方向的误差会小些，D错误． 2．完成以下“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验的几个主要步骤： 　 (1)如图甲，用两个弹簧测力计分别钩住细绳，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长．记下结点O的位置，两弹簧测力计的读数F1、F2以及两细绳的方向． (2)如图乙，用一个弹簧测力计钩住细绳把橡皮条的结点拉到________，记下细绳的方向(如图丙中的c)，读得弹簧测力计的示数F＝________． (3)如图丙，按选定的标度作出了力F1、F2的图示，请在图丙中： ①按同样的标度作出力F的图示． ②用虚线把F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接，能看到所围成的形状像是一个________． 答案：(2)同一位置　4.0 N　(3)①见解析图　②平行四边形 解析：(2)用一个弹簧测力计钩住细绳把橡皮条的结点拉到同一位置O，记下细绳的方向，由题图乙可读得弹簧测力计的示数F＝4.0 N. (3)①作出力F的图示如图所示． ②F1、F2和F的箭头端连接后如图所示，围成的图形是平形四边形． 3．某探究小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图(a)所示．将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长． (1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出．测力计的示数如图(b)所示，F的大小为________N. (2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点．此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1＝4.2 N和F2＝5.6 N． ①用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O为作用点，在图(a)中画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合； ②F合的大小为________ N，F合与拉力F的夹角的正切值为________． 若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则． 答案：(1)4.0　(2)①图见解析　②4.0　0.05 解析：(1)由测力计的读数规则可知，读数为4.0 N. (2)①利用平行四边形定则作图，如图所示． ②由图可知F合＝4.0 N，从F合的顶点向x轴和y轴分别作垂线，顶点的横坐标对应长度为1 mm，顶点的纵坐标长度为20 mm，则可得出F合与拉力F的夹角的正切值为0.05. 4.某同学为研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系，做了如下实验： ①如图甲所示，将白纸固定在制图板上，橡皮筋一端固定在O点，另一端A系一小段轻绳(带绳结)；将制图板竖直固定在铁架台上． ②将质量为m＝100 g的钩码挂在绳结上，静止时描下橡皮筋下端点的位置A0；用水平力拉A点，使A点在新的位置静止，描下此时橡皮筋下端点的位置A1；逐步增大水平力，重复5次； ③取下制图板，量出A1、A2、…各点到O点的距离l1、l2、…；量出各次橡皮筋与OA0之间的夹角α1、α2、…. ④在坐标纸上做出 ­l的图像如图乙所示． 完成下列填空： (1)已知重力加速度为g，当橡皮筋与OA0间的夹角为α时，橡皮筋所受的拉力大小为________(用g、m、α表示).