鲁科版 (2019)必修 第一册第1节 科学探究:力的合成课时训练

实验:探究两个互成角度的力的合成规律

A级 必备知识基础练

1.(多选)在“探究求合力的方法”的实验中,某同学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力的图示,下列说法正确的是(　　)

A.图乙中的F是力F1和F2合力的理论值,F'是力F1和F2合力的实际测量值

B.图乙中的F'是力F1和F2合力的理论值,F是力F1和F2合力的实际测量值

C.在实验中,如果将细绳也换成橡皮筋,那么对实验结果没有影响

D.在实验中,如果将细绳也换成橡皮筋,那么对实验结果有影响

2.某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验时,主要步骤:

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.用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的A点,在橡皮筋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勾住绳套,互成角度地拉橡皮筋,使橡皮筋伸长,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.只用一个弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮筋使其伸长,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:(1)有重要遗漏的步骤的序号是　　　　和　　　　;(2)遗漏的内容分别是　　　　　　　　　　和　。 

3.(2023浙江模拟)在“探究求合力的方法”的实验中。

(1)已有实验器材:木板、白纸、图钉、细绳套、橡皮筋、铅笔、刻度尺,完成本实验还需要从下列器材中选取的实验器材是　　　　。 

(2)本实验中“等效替代”的含义是　　。 

A.橡皮筋可以用细绳替代

B.弹簧测力计的读数可以用有向线段来替代

C.右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果

D.两个弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代

(3)实验中,弹簧测力计拉橡皮筋时的指针位置如图甲所示,此时示数为　　　 N。 

(4)某同学得到合力与分力的大小和方向后,分别用三条带箭头的线段表示,并用虚线连接三条线段的箭头端,如图乙所示。该同学在数据处理中存在的错误是　　　　。 

A.两个分力之间的夹角不是直角

B.没有选用统一的标度表示力的大小

C.连接三条线段箭头时用虚线,应该用实线

B级 关键能力提升练

4.在“验证力的平行四边形定则”的实验中,某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上,将橡皮筋的一端固定在板上一点,两个细绳套系在橡皮筋的另一端。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,使橡皮筋伸长,结点到达纸面上某一位置,如图所示。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两个点,用刻度尺把相应的点连成线。

(3)只用一个弹簧测力计,通过细绳套把橡皮筋的结点仍拉到位置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。 

5.某研究小组做“验证力的平行四边形定则”的实验,所用器材有:方木板一块,白纸,量程为0~5 N的弹簧测力计两个,橡皮筋(带两个较长的细绳套),刻度尺,图钉(若干个)。

(1)具体操作前,同学们提出了如下关于实验操作的建议,其中正确的有　　　　。 

A.橡皮筋应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上

B.重复实验再次进行验证时,结点O的位置可以与前一次不同

C.使用弹簧测力计时,施力方向应沿弹簧测力计轴线;读数时视线应正对弹簧测力计刻度

D.用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮筋时的拉力必须都小于只用一个弹簧测力计时的拉力

(2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验,白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点,如下图所示。其中对于提高实验精度最有利的是　　　。 

6.某同学用如图所示的实验装置来探究力的平行四边形定则。如图甲所示,先用两根弹簧测力计一起拉橡皮筋,使橡皮筋伸长到O点;再改用一根弹簧测力计拉橡皮筋,也使橡皮筋伸长到O点。实验时,分别读出弹簧测力计的示数,并在贴于木板的白纸上记录O点的位置及拉线的方向。

(1)本次实验需要用到带细绳套的橡皮筋,图乙中最合适的是　　　　; 

(2)某次弹簧测力计的指针位置如图丙所示,弹簧测力计示数为　　　　 N; 

(3)某同学在坐标纸上画图求合力,如图丁所示,已知两个力F1和F2,坐标纸中小格的边长表示0.1 N,用作图法求出两个力的合力,并在图中标注合力大小。

实验:探究两个互成角度的力的合成规律

1.BC　F1与F2合成的理论值是通过平行四边形定则算出的值,而实际测量值是单独一个力拉O点时的值,因此F'是F1与F2合成的理论值,F是F1与F2合成的实际测量值,故A错误,B正确。由于本实验是两个弹簧测力计与一个弹簧测力计的作用效果相同,将两个细绳换成两根橡皮筋,不会影响实验结果,故C正确,D错误。

2.解析 据验证力的平行四边形定则的操作规程可知,有重要遗漏的步骤的序号是C、E。在C中未记下两条细绳的方向;E中未说明是否把橡皮筋的结点拉到了同一位置O。

答案 (1)C　E　(2)记下两条细绳的方向　把橡皮筋的结点拉到同一位置O

3.解析 (1)在“探究求合力的方法”的实验中,不需要钩码、打点计时器、天平,但是需要确定合力与分力的大小、方向,所以需要弹簧测力计。故选C。

(2)本实验所采用的科学思想方法是等效替代法,其等效的思想是两个分力的作用效果与合力的作用效果相同,即两个弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代。故选D。

(3)图甲中弹簧测力计的每一小格为0.1N,所以图甲中弹簧测力计的示数为2.65N。

(4)由图乙可知,该同学作力的图示时没有选取统一的标度,在实验过程中两分力不需要保证垂直,连接三条线段箭头时用虚线。故选B。

答案 (1)C　(2)D　(3)2.65　(4)B

4.解析 (3)用铅笔描出绳上的两个点,用刻度尺把相应点连成直线(画拉力的方向),目的是画出同两分力产生相同效果的这个力的方向。

(6)F与F3作比较,即比较用平行四边形作出的合力和产生相同效果的实际的力是否相同,即可验证力的平行四边形定则的正确性。

答案 (3)沿此时细绳套的方向用铅笔描出两个点,用刻度尺把这两点连成直线　(6)F与F3

5.解析 (1)做“验证力的平行四边形定则”的实验时,橡皮筋和两绳套夹角的角平分线没有必要在一条直线上,选项A错误;在同一次实验中要保持橡皮筋结点O在同一位置,但为了寻找普遍规律重复实验(或不同实验小组实验)时,结点O的位置可以不同,选项B正确;由弹簧测力计的使用规则可知选项C正确;合力与分力的大小关系不确定,实验中没有必要使两个弹簧测力计拉橡皮筋时拉力小于只用一个弹簧测力计时的拉力,选项D错误。

(2)A、D图中选择的力的标度太大,不方便作图,并且A图中表示力的作用线的点离结点O太近不利于确定力的方向,选项A、D错误;C图中实验时弹簧测力计的示数太小,作图误差较大,不利于总结实验结论,选项C错误。故只有选项B最符合题意。

答案 (1)BC　(2)B

6.解析 (1)应选用适当长一些的细绳套,这样在描绘力的方向的时候更准确,故选③。(2)由于最小刻度为0.1N,因此弹簧测力计的读数为3.97N。(3)根据力的平行四边形定则,以F1,F2为邻边作平行四边形,对角线即为合力的大小,如图所示。

答案 (1)③　(2)3.97(3.95~3.99均可)　(3)见解析图