2019年高考物理13个抢分实验 专题3.1 验证力的平行四边形定则抢分精讲.doc

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实验3.1 验证力的平行四边形定则【高考导航】抢分题型题型1 实验原理与操作题型2 实验数据的处理题型3 创新实验设计(实验器材创新)实验目的1验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则。2培养学生应用作图法处理实验数据和得出结论的能力。实验原理(1)等效法:一个力F的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点,所以一个力F就是这两个力F1和F2的合力,作出力F的图示,如图实1所示。(2)平行四边形法:根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示。(3)验证:比较F和F的大小和方向是否相同,若在误差允许的范围内相同,则验证了力的平行四边形定则。题型1实验原理与操作例1某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图实3甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳。图实3乙是在白纸上根据实验结果画出的图。(1)如果没有操作失误,图乙中的F与F两力中,方向一定沿AO方向的是_。(2)本实验采用的科学方法是_。A理想实验法B等效替代法C控制变量法 D建立物理模型法 (3)实验时,主要的步骤是:A在桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上;B用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端拴上两条细绳,细绳的另一端系着绳套;C用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O。记录下O点的位置,读出两个弹簧测力计的示数;D按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F;E只用一只弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧测力计的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力F的图示;F比较F和F的大小和方向,看它们是否相同,得出结论。上述步骤中:有重要遗漏的步骤的序号是_和_;遗漏的内容分别是_和_。答案(1)F(2)B(3)CEC中应加上“记下两条细绳的方向”E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”解析点评:两次的效果相同是指两次橡皮条拉伸的方向和伸长量均相同,即需拉到同一位置O。用一个弹簧测力计拉时,拉力的方向一定沿橡皮条的拉伸方向。针对训练:1 (安徽理综)在“验证力的平行四边形定则”实验中,某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上,将橡皮条的一端固定在板上一点,两个细绳套系在橡皮条的另一端。用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套,互成角度地施加拉力,使橡皮条伸长,结点到达纸面上某一位置,如图实4所示。请将以下的实验操作和处理补充完整: (1)用铅笔描下结点位置,记为O;(2)记录两个弹簧测力计的示数F1和F2,沿每条细绳(套)的方向用铅笔分别描出几个点,用刻度尺把相应的点连成线;(3)只用一个弹簧测力计,通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O,记录测力计的示数F3,_;(4)按照力的图示要求,作出拉力F1、F2、F3;(5)根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F;(6)比较_的一致程度,若有较大差异,对其原因进行分析,并作出相应的改进后再次进行实验。答案(3)见解析(6)F和F3题型2实验数据的处理例2 (山东理综)某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则。实验步骤:将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上,使其轴线沿竖直方向。如图实5所示,将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上,另一端用圆珠笔尖竖直向下拉,直到弹簧秤示数为某一设定值时,将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2,记录弹簧秤的示数F,测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l)。每次将弹簧秤示数改变0.50 N,测出所对应的l,部分数据如下表所示:F(N)00.501.001.502.002.50L(cm)I010.9712.0213.0013.9815.05找出中F2.50 N时橡皮筋两端的位置,重新标记为O、O,橡皮筋的拉力记为FOO。在秤钩上涂抹少许润滑油,将橡皮筋搭在秤钩上,如图实6所示。用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端,使秤钩的下端达到O点,将两笔尖的位置标记为A、B,橡皮筋OA段的拉力记为FOA,OB段的拉力记为FOB。完成下列作图和填空:(1)利用表中数据在图实7中画出Fl图线,根据图线求得l0_cm。(2)测得OA6.00 cm,OB7.60 cm,则FOA的大小为_N。(3)根据给出的标度,在图实8中作出FOA和FOB的合力F的图示。(4)通过比较F与_的大小和方向,即可得出实验结论。答案(1)作图见解析10.0(9.8,9.9,10.1均正确) (2)1.80(1.701.90均正确)(3)作图见解析(4)FOO解析(1)根据表格数据,作出Fl图线见下图,图线的截距即表示橡皮筋原长,因此l010.0 cm。(4)若F与FOO在误差范围内大小相等、方向相同,就表明力的平行四边形定则是正确的。针对训练:2“探究求合力的方法”的实验装置如图实9甲所示。(1)某次实验中,弹簧测力计的指针位置如图实9甲所示。其中,细绳CO对O点的拉力大小为_N;(2)请将图甲中细绳CO和BO对O点两拉力的合力F合画在图乙上,由图求出合力的大小F合_N(保留两位有效数字);(3)某同学对弹簧测力计中弹簧的劲度系数是多少很感兴趣,于是,他将刻度尺与弹簧测力计平行放置,如图丙所示,利用读得的数据,他得出了弹簧的劲度系数,那么,该弹簧的劲度系数k_N/m(保留两位有效数字)。答案(1)2.60(2)图见解析5.1(3)60解析(1)由图甲可读出CO对O点的拉力大小为2.60 N。(2)在图乙上的画图如图所示,结合作图可求知合力大小为5.1 N。(3)由图丙可知,弹簧测力计零刻度线对应5.0 mm,2. 60 N对应48.0 mm,由胡克定律,Fkx,解得kF/x60 N/m。题型3创新实验设计(实验器材创新)例3(衡阳模拟)如图实10所示,某实验小组同学利用DIS实验装置研究支架上力的分解。A、B为两个相同的双向力传感器,该型号传感器在受到拉力时读数为正,受到压力时读数为负。A连接质量不计的细绳,可沿固定的板做圆弧形移动。B固定不动,通过光滑铰链连接长0.3 m的杆。将细绳连接在杆右端O点构成支架。保持杆在水平方向,按如下步骤操作:测量绳子与水平杆的夹角AOB对两个传感器进行调零用另一根绳在O点悬挂一个钩码,记录两个传感器的读数取下钩码,移动传感器A改变角重复上述实验步骤,得到表格。F1/N1.0010.5801.002F2/N-0.868-0.2910.865(1)根据表格数据,A传感器对应的是表中力_(选填“F1”或“F2”)。钩码质量为_kg(保留一位有效数字)。(2)本实验中多次对传感器进行调零,对此操作说明正确的是( )A因为事先忘记调零B何时调零对实验结果没有影响C为了消除横杆自身重力对结果的影响D可以完全消除实验的误差答案(1)F10.05(2)C解析针对训练:3某同学尝试用橡皮筋等器材验证力的平行四边形定则,他找到两条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物,以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子,设计了如下实验:将两条橡皮筋的一端与细绳连接,结点为O,细绳下挂一重物,两橡皮筋的另一端也都连有细绳。实验时,先将一条橡皮筋的另一端的细绳固定在墙上的钉子A上,另一条橡皮筋任其下垂,如图实11甲所示;再将另一条橡皮筋的另一端的细绳固定在墙上的钉子B上,如图实11乙所示。(1)为完成实验,下述操作中必需的是 A两橡皮筋的另一端连接的细绳a、b长度要相同B要测量橡皮筋的原长C要测量图甲和图实11乙中橡皮筋的长度D要记录图甲中结点O的位置及过结点O的竖直方向E要记录图乙中结点O的位置及过结点O的竖直方向(2)对该实验“两条相同的橡皮筋”的要求的理解正确的是( )A橡皮筋的材料和原长相同即可B橡皮筋的材料和粗细相同即可C橡皮筋的材料、原长和粗细均要相同答案(1)BCE(2)C解析
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