高考物理一轮复习课时检测十二探究两个互成角度的力的合成规律含解析新人教版

探究两个互成角度的力的合成规律

1．在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，某同学的实验情况如图所示，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。

(1)本实验中，下列选项中可以减小实验误差的是________。

A．两个分力F1、F2间的夹角尽量小些

B．两个分力F1、F2要尽量大些

C．拉橡皮筋的细绳要稍短一些

D．实验中，弹簧测力计必须与木板平行，读数时视线要与弹簧测力计刻度盘垂直

(2)本实验中，若将细绳换成橡皮筋，则实验结果________发生变化。(选填“会”或“不会”)

(3)为了完成实验，在用两个完全相同的弹簧测力计成一定角度拉橡皮筋时，必须记录的有________。

A．两细绳的方向  B．橡皮筋的原长

C．两弹簧测力计的示数  D．结点O的位置

解析：(1)实验是通过作图得出结果，两个分力F1、F2间的夹角尽量大些，在不超出量程的情况下为了减小误差应让拉力尽量大些，故B项正确，A项错误；为了准确记下拉力的方向，采用两点描线时两点应尽量距离大一些，故细绳应长些，C项错误；为了防止出现分力的情况，应让各力尽量贴近木板，且与木板平行，同时，读数时视线要正对弹簧测力计刻度，故D项正确。

(2)由于O点的作用效果相同，将两个细绳套换成两根橡皮条，不会影响实验结果。

(3)该实验的实验目的是验证力的平行四边形定则，要根据两个弹簧测力计拉橡皮筋时两个拉力的大小和方向做出平行四边形求出其合力大小，然后与用一个弹簧测力计拉橡皮筋时的拉力大小进行比较，最后得出结论，故需要记录的是两弹力的大小和方向以及结点O的位置。

答案：(1)BD　(2)不会　(3)ACD

2．如图所示，在做“互成角度的两个力的合成”实验中，只有一个弹簧测力计，但是某同学仍完成了实验，实验操作后得到的数据如图所示。

(1)假如你是该同学，请完成下列实验中的操作步骤：

①在橡皮条的自由端拴一细绳和弹簧测力计，互成角度拉动细绳和弹簧测力计使橡皮条的结点到O，记录O点的位置，记下弹簧测力计的读数F1和方向，并记录细绳的方向；

②改变弹簧测力计和细绳的方向，拉橡皮条的结点到位置O，使细绳在原来________的方向上，弹簧测力计在原来________的方向上，并记录弹簧测力计读数F2；

③单独用弹簧测力计拉细橡皮条的结点到位置O，并记录________。

(2)请在方框中作图完成该同学未完成的实验数据处理。

解析：(1)实验要测出拉力的大小与方向，由实验可知，实验步骤为：

②改变弹簧测力计和细绳的方向，拉橡皮条的结点到位置O，使细绳在原来弹簧测力计的方向上，弹簧测力计在原来细绳的方向上，并记录弹簧测力计读数F2；

③单独用弹簧测力计拉细橡皮条的结点到位置O，并记录弹簧测力计的读数F及方向。

(2)根据实验数据与标度，作出两力的合力如图所示：

答案：(1)②弹簧测力计　细绳　③弹簧测力计的读数F及方向　(2)见解析图

3．某同学用如图所示的实验装置来探究“两个互成角度的力的合成规律”，弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M。弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置，分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向。

(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为________N。

(2)下列不必要的实验要求是________。

A．应测量重物M所受的重力

B．弹簧测力计应在使用前校零

C．拉线方向应与木板平面平行

D．改变拉力进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置

(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请提出两个解决的方法：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)根据弹簧测力计的指针位置以及读数规则可知A的示数为3.6 N。

(2)实验中要验证的关系是A、B两个弹簧测力计的拉力的合力与M所受的重力等大反向，所以应测量重物M所受的重力；为减小测量误差，弹簧测力计应在使用前校零，拉线方向应与木板平面平行，A、B、C对；改变拉力进行多次实验，O点位置不同不影响实验结果，D错。

(3)为减小A的数值，有多种方法，如：使B拉力减小；减小M的重量；把A换成量程更大的弹簧测力计；改变B的拉力方向等。

答案：(1)3.6　(2)D　(3)使B拉力减小；减小M的重量；把A换成量程更大的弹簧测力计；改变B的拉力方向等(任选两个)

4．(2021年1月新高考8省联考·河北卷)为验证力的平行四边形定则，某同学准备了以下器材：支架，弹簧，直尺，量角器，坐标纸，细线，定滑轮(位置可调)两个，钩码若干。支架带有游标尺和主尺，游标尺(带可滑动的指针)固定在底座上，主尺可升降，如图1所示。

实验步骤如下：

(1)仪器调零。如图1，将已测量好的劲度系数k为5.00 N/m的弹簧悬挂在支架上，在弹簧挂钩上用细线悬挂小钩码作为铅垂线，调节支架竖直。调整主尺高度，使主尺与游标尺的零刻度对齐。滑动指针，对齐挂钩上的O点，固定指针。

(2)搭建的实验装置示意图如图2。钩码组mA＝40 g，钩码组mB＝30 g，调整定滑轮位置和支架的主尺高度，使弹簧竖直且让挂钩上O点重新对准指针。实验中保持定滑轮、弹簧和铅垂线共面。此时测得α＝36.9°，β＝53.1°，由图3可读出游标卡尺示数为________cm，由此计算出弹簧拉力的增加量F＝________N。当地重力加速度g为9.80 m/s2。

(3)请将第(2)步中的实验数据用力的图示的方法在图框中做出，用平行四边形定则做出合力F′。

(4)依次改变两钩码质量，重复以上步骤，比较F′和F的大小和方向，得出结论。实验中铅垂线上小钩码的重力对实验结果________(填写“有”或“无”)影响。

解析：(2)游标卡尺精确度为

＝0.1 mm，

读数为97 mm＋8×0.1 mm＝97.8 mm＝9.78 cm。

则弹簧拉力的增加量为

ΔF＝kΔx＝5.00×9.78×10－2N＝0.489 N。

(3)根据题意可知OA绳产生的拉力为

FOA＝mAg＝40×10－3×9.8 N＝0.392 N，

OB绳产生的拉力为

FOB＝mBg＝30×10－3×9.8 N＝0.294 N，

合力F′如图所示。

(4)在求解合力的过程中，求解的是弹簧弹力的变化量，所以小钩码的重力对实验结果无影响。

答案：(2)9.78　0.489　

(3)见解析图　(4)无