第三章 实验 探究两个互成角度的力的合成规律-【导与练】2023-2024学年高中物理必修第一册同步全程学习课时作业word（新教材，人教版）

实验:探究两个互成角度的力的合成规律 1.(多选)在用两个弹簧测力计拉橡皮条做了“探究两个互成角度的力的合成规律”实验后,某同学将其实验操作过程进行了回顾,并在笔记本上记下如下几条体会。下列体会正确的是(　BD　) A.用两个弹簧测力计拉橡皮条时,应使两细绳套间的夹角为90°,以便算出合力的大小 B.用两个弹簧测力计拉橡皮条时合力的图示F与用一个弹簧测力计拉橡皮条时力的图示F′不完全重合,在误差允许范围内,可以说明力的平行四边形定则成立 C.若F1、F2方向不变,而大小各增加1 N,则合力的方向也不变,大小也增加1 N D.在用弹簧测力计拉橡皮条时,应使弹簧测力计的弹簧与木板平面 平行 解析:用两个弹簧测力计拉橡皮条时,两细绳套的夹角约在60°～120°范围内,没必要非得把细绳套间的夹角设定为90°,A错误;结果中F与F′的图示不一定完全重合,只要两者长度差不多,夹角很小,就可以近似认为相等,B正确;F1、F2夹角不确定,它们的大小增加量与合力F的大小增加量关系不确定,不能通过F1、F2大小的变化确定F大小的变化,C错误;实验时必须使弹簧测力计的弹簧与木板平面平行,D 正确。 2.如图所示,某同学在家中尝试验证力的平行四边形定则,他找到三根完全相同的橡皮条(遵循胡克定律)、三角板、刻度尺、白纸、方木板、几枚图钉、细绳,并设计了如下实验。 (1)将三根橡皮条两端各拴接一根相同的细绳,用刻度尺测出橡皮条的原长,记为L0。 (2)将三根橡皮条一端的细绳拴在同一结点上,另一端的细绳分别拴在三个图钉上。 (3)将白纸固定在方木板上,互成角度地拉伸三根橡皮条,并把细绳末端的三个图钉固定在白纸上,如图所示。记下结点O位置和　　　　,分别测出三根橡皮条的长度,记为L1、L2、L3,则三根橡皮条的拉力大小之比为　 。 (4)取下器材,用铅笔和刻度尺从O点沿着三根橡皮条的方向画直线,按照一定的标度作出三根橡皮条对结点O的拉力F1、F2、F3的图示,用平行四边形定则求出F1、F2的合力F。改变三枚图钉的位置重复 实验。 (5)若测量发现　　　　在同一直线上,大小接近相等,则在误差允许范围内,力的合成满足平行四边形定则。  解析:(3)按实验的需要,需要记下结点O的位置外,还要记下三根橡皮条拉伸方向;由三根橡皮条的长度,根据胡克定律得拉力大小之比为F1∶F2∶F3=(L1-L0)∶(L2-L0)∶(L3-L0)。 (5)由于F是F1、F2的合力,由二力平衡关系可知,只要F与F3在误差允许的范围内总是大小相等,方向相反,且在一条直线上,则力的合成满足平行四边形定则。 答案:(3)三根橡皮条伸长方向　(L1-L0)∶(L2-L0)∶(L3-L0)　(5)F 和F3 3.同学们做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验。如图甲所示,实验仪器中有一个小铜环连接了一根橡皮筋和两根细绳套。 (1)实验过程中确定受力的对象是　　　　。 A.橡皮筋　　B.小铜环　　C.细绳套 (2)为保证实验中两根细绳套拉橡皮筋和一根细绳套拉橡皮筋是等效的,实验中有关下列叙述正确的是　　　　。  A.橡皮筋拉伸的长度相同 B.弹簧测力计的示数相等 C.小铜环被拉至同一位置且处于静止状态 (3)某次实验中,有同学记录了弹簧测力计的示数和细绳套的方向如图乙所示。其中用两个弹簧测力计共同拉小铜环时的力F1=3.5 N, F2=3.0 N;只用一个弹簧测力计拉小铜环时的力F=4.5 N。请在图中完成F1、F2、F的图示并依据平行四边形定则求F1、F2的合力测量值。多次实验寻找规律,可以得出的结论是    　。 解析:(1)实验过程中确定受力的对象是小铜环,故选B。 (2)橡皮筋拉伸的长度是否相同,并不能确定实验的等效性,故A错误;弹簧测力计的示数是否相等,对实验等效性没有影响,故B错误;小铜环被拉至同一位置且处于静止状态是必须的,以保证两次拉伸的等效性,故C正确。 (3)如图所示,选定力的标度,并按比例分别作出F1、F2、F的力的图示,并作以F1、F2为邻边的平行四边形及所夹对角线,则F′大小约为 4.3 N。多次实验寻找规律,可以得出的结论是在误差允许的范围内,互成角度的两个力的合成遵循平行四边形定则。 答案:(1)B　(2)C　(3)图见解析　在误差允许的范围内,互成角度的两个力的合成遵循平行四边形定则 4.将橡皮条的一端固定在A点,另一端拴上两根细绳,每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计,沿着两个不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮条的活动端拉到O点时,两根细绳相互垂直,如图甲所示。这时弹簧测力计的读数可从图甲中读出。 (1)由图甲可读出两个相互垂直的拉力的大