高中物理4 力的合成一课一练

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【典例1】“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示,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。
(1)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)某同学在做该实验时认为:
A.拉橡皮筋的细绳稍长一些,实验效果较好
B.拉橡皮筋时,弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板平面平行
C.橡皮筋弹性要好,拉结点到达某一位置O时,拉力要适当大些,且拉力F1和F2的夹角越大越好
D.在实验中O点位置不能变
E.细绳可以用弹性绳代替
其中不正确的是________(填入相应的字母)。
【解析】(1)图乙中的F与F′两力中,方向一定沿AO方向的是F′。
(2)本实验采用的科学方法是等效替代法,故选B。
(3)拉橡皮筋的细绳长一些,以便标记力的方向,实验效果较好,选项A正确;拉橡皮筋时,弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板平面平行,选项B正确;橡皮筋弹性要好,拉结点到达某一位置O时,拉力大小以及拉力F1和F2的夹角大小要适当,并非越大越好,选项C错误;在实验中O点位置不能变,以保持等效性,选项D正确;细绳可以用弹性绳代替,不影响实验结果,选项E正确;故不正确的是C。
答案:(1)F′ (2)B (3)C
【典例2】(2017·全国卷Ⅲ)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”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)的纸贴在桌面上,如图甲所示。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。测力计的示数如图乙所示,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甲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,在图甲中画出力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。
【解析】(1)由图乙可得每大格之间有5个小格,所以弹簧测力计的最小分度为0.2 N,故可读出弹簧测力计读数为4.0 N。
(2)①由已知可得F1所对长度为21 mm,F2所对长度为 28 mm,根据平行四边形定则画出合力大小。如图所示。
②根据几何关系可得合力大小为 N=4.0 N;F合与拉力F夹角的正切值为=-1=0.05。
答案:(1)4.0 (2)①见解析图 ②4.0 0.05