人教版 (2019)必修 第一册4 力的合成和分解课后复习题

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第4节 力的合成和分解
课时2 验证力的平行四边形定则
考点1 实验原理与实验步骤
1.(多选)在做完“验证力的平行四边形定则”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,你认为他的体会中正确的是( )。
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与用一只弹簧测力计拉橡皮条时力F'的图示不完全重合,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,要使弹簧测力计的弹簧与木板平面平行
答案：BD
解析：用两只弹簧测力计拉橡皮条时,两细绳套的夹角约在60°~120°范围,实验中不需要计算出合力的大小,没必要非得把绳套间夹角设定为90°,A项错误;实验中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,就可以近似验证“力的平行四边形定则”,B项正确;F1、F2夹角不确定,它们的大小与合力F的大小关系不确定,C项错误;为减小读数和作图的误差,实验中用弹簧测力计拉橡皮条时,应使弹簧测力计与木板平面平行且弹簧测力计的轴线沿橡皮条或细绳套方向,D项正确。
2.(江苏睢宁2018高一上期末)某同学用如图3-4-10所示的实验装置验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M。手持弹簧测力计B,水平向左拉,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点的位置和细线的方向。下列不必要的实验要求是( )。
图3-4-10
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.细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
答案：D
解析：实验时通过作出三个力的图示,来验证“力的平行四边形定则”,因此重物的重力必须要知道,故A项是必要的;弹簧测力计用来测力的大小,必须在使用前校零,故B项是必要的;细线方向必须与木板平面平行,这样才能确保所测力的大小的准确性,故C项是必要的;每次实验不需要使O点静止在同一位置,故D项是不必要的。
3.(多选)下面列出的措施中,有利于改进“验证力的平行四边形定则”实验以减小误差的是( )。
A.橡皮条弹性要好,拉到O点时拉力要适当大些
B.两个分力F1和F2间的夹角要稍小一些
C.拉橡皮条时,橡皮条、细绳和弹簧测力计要平行贴近木板面
D.拉橡皮条的绳要细,而且要稍长一些
答案：ACD
解析：橡皮条弹性要好,拉到O点时拉力适当大些,可减小测量误差对实验的影响,故A正确;画平行四边形时,夹角稍大一些时作出的平行四边形就会准确些,故B错误;拉橡皮条时,橡皮条、细绳和弹簧测力计要平行贴近木板面,故C正确;为了方便而且更加准确地确定力的方向,操作时可以使拉橡皮条的绳细且长一些,故D正确。
4.(山西八校2019联考)一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品,在家中验证力的平行四边形定则。
(1)如图3-4-11甲所示,在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶,记下水壶 时电子秤的示数F;
图3-4-11
答案：静止
解析：要测量装满水的水壶的重力,则记下水壶静止时电子秤的示数F。
(2)如图3-4-11乙所示,将三根细线L1、L2、L3的一端打结,另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水壶带上。水平拉开细线L1,在白纸上记下结点O的位置、 和电子秤的示数F1;
答案：三根细线的方向
解析：要画出平行四边形,则需要记录分力的大小和方向,所以在白纸上记下结点O的位置的同时也要记录三根细线的方向以及电子秤的示数F1。
(3)如图3-4-11丙所示,将另一颗墙钉B钉在与O同一水平位置上,并将L1拴在其上。手握电子秤沿着乙图中L2的方向拉开细线L2,使 和三根细线的方向与乙图中重合,记录电子秤的示数F2;
答案：结点O的位置
解析：已经记录了一个分力的大小,还要记录另一个分力的大小,则结点O的位置不能变化,力的方向也都不能变化,所以应使结点O的位置和三根细线的方向与题图乙中重合,记录电子秤的示数F2。
(4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示,根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F'的图示,若 ,则平行四边形定则得到验证。
答案：F和F'在误差范围内重合
解析：根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F'的图示,若F和F'在误差范围内重合,则平行四边形定则得到验证。
5.(天津2019高一月考)李明同学在做“验证力的平行四边形定则”实验时,利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两只弹簧测力计拉力的大小,如图3-4-12甲所示。
图3-4-12
(1)试在图甲中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示,并用F表示此力。
答案：如图所示：
解析：用平行四边形定则作图,即以F1、F2为两邻边作平行四边形,对角线就表示合力F。(标上箭头表明方向)
(2)(多选)有关此实验,下列叙述正确的是 。
A.两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大
B.橡皮筋的拉力是合力,两弹簧测力计的拉力是分力
C.两次拉橡皮筋时,需将橡皮筋结点拉到同一位置O。这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同
D.若只增大某一个弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变,只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可
答案：AC
解析：两分力可以同时大于合力,故A正确;结点受三个力作用处于平衡状态,其中两弹簧测力计的拉力的合力与第三个力——橡皮筋拉力等大、反向,是一对平衡力,而橡皮筋的拉力不是合力,故B错误;只有保证结点在同一位置才能说明作用效果相同,故C正确;若两个分力的大小变化而方向都不变,则合力必定变化,故D错误。
(3)图3-4-12乙是张华和李明两位同学在做以上实验时得到的结果,其中哪一个实验比较符合实验事实?(力F'是用一只弹簧测力计拉时的图示)
答: 。
答案：张华做的符合实验事实
解析：作图法得到的F必为平行四边形的对角线,单个弹簧测力计的拉力F'一定与橡皮筋共线,故张华的实验比较符合实验事实。
(4)本实验采用的主要科学方法是 。
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
答案：B
解析：当两个力共同作用的效果跟一个力单独作用的效果相同时,它们就是等效替代关系。
考点2实验数据处理
6.(湖北武汉三校联考)在“探究求合力的方法”实验中,现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一个弹簧测力计。
(1)为完成实验,某同学另找来一根弹簧,先测量其劲度系数,得到的实验数据如下表:
用作图法求得该弹簧的劲度系数k= N/m。(结果保留两位有效数字)
答案：
①
55(±2内均可)
解析： 根据表格数据描点,然后连成一条过原点的直线,如图②所示,直线的斜率等于弹簧的劲度系数,k=×10-2 N/m=55 N/m。
②
(2)某次实验中,弹簧测力计的指针位置如图3-4-13所示,其读数为 N;同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 N,请画出这两个共点力的合力F合。
图3-4-13
答案：2.10 画法如图①所示
解析：读出弹簧测力计的读数为2.10 N(保留三位有效数字)。以O为顶点,画出两弹簧的绳套方向就是两拉力方向,再确定并画好力的标度,画出两拉力的图示,以两拉力为邻边作出平行四边形,画出平行四边形的对角线,即合力F合。
(3)由图得到F合= N。
答案：3.3(说明:±0.2内均可)
解析：用刻度尺量出合力的长度,根据确定的标度算出合力的大小。弹力F/N
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
伸长量
x/10-2 m
0.74
1.80
2.80
3.72
4.60
5.58
6.42