2019年高考物理13個搶分實驗 專題3.1 驗證力的平行四邊形定則搶分精講.doc
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實驗3.1 驗證力的平行四邊形定則 【高考導(dǎo)航】 搶分題型 ◎題型1 實驗原理與操作 ◎題型2 實驗數(shù)據(jù)的處理 ◎題型3 創(chuàng)新實驗設(shè)計(實驗器材創(chuàng)新) 實驗?zāi)康? 1.驗證互成角度的兩個共點力合成時的平行四邊形定則。 2.培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用作圖法處理實驗數(shù)據(jù)和得出結(jié)論的能力。 實驗原理 (1)等效法:一個力F′的作用效果和兩個力F1、F2的作用效果都是讓同一條一端固定的橡皮條伸長到同一點,所以一個力F′就是這兩個力F1和F2的合力,作出力F′的圖示,如圖實Ⅲ-1所示。 (2)平行四邊形法:根據(jù)平行四邊形定則作出力F1和F2的合力F的圖示。 (3)驗證:比較F和F′的大小和方向是否相同,若在誤差允許的范圍內(nèi)相同,則驗證了力的平行四邊形定則。 題型1 實驗原理與操作 例1 某同學(xué)做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗情況如圖實Ⅲ-3甲所示,其中A為固定橡皮條的圖釘,O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點,OB和OC為細(xì)繩。圖實Ⅲ-3乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖。 (1)如果沒有操作失誤,圖乙中的F與F′兩力中,方向一定沿AO方向的是________。 (2)本實驗采用的科學(xué)方法是________。 A.理想實驗法 B.等效替代法 C.控制變量法 D.建立物理模型法 (3)實驗時,主要的步驟是: A.在桌上放一塊方木板,在方木板上鋪一張白紙,用圖釘把白紙釘在方木板上; B.用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點,在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩,細(xì)繩的另一端系著繩套; C.用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套,互成角度地拉橡皮條,使橡皮條伸長,結(jié)點到達(dá)某一位置O。記錄下O點的位置,讀出兩個彈簧測力計的示數(shù); D.按選好的標(biāo)度,用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示,并用平行四邊形定則求出合力F; E.只用一只彈簧測力計,通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長,讀出彈簧測力計的示數(shù),記下細(xì)繩的方向,按同一標(biāo)度作出這個力F′的圖示; F.比較F′和F的大小和方向,看它們是否相同,得出結(jié)論。 上述步驟中:①有重要遺漏的步驟的序號是________和________; ②遺漏的內(nèi)容分別是__________和____________。 答案 (1)F′ (2)B (3)①C E?、贑中應(yīng)加上“記下兩條細(xì)繩的方向” E中應(yīng)說明“把橡皮條的結(jié)點拉到同一位置O” 解析 點評: ①兩次的效果相同是指兩次橡皮條拉伸的方向和伸長量均相同,即需拉到同一位置O。 ②用一個彈簧測力計拉時,拉力的方向一定沿橡皮條的拉伸方向。 針對訓(xùn)練: 1. (安徽理綜)在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中,某同學(xué)用圖釘把白紙固定在水平放置的木板上,將橡皮條的一端固定在板上一點,兩個細(xì)繩套系在橡皮條的另一端。用兩個彈簧測力計分別拉住兩個細(xì)繩套,互成角度地施加拉力,使橡皮條伸長,結(jié)點到達(dá)紙面上某一位置,如圖實Ⅲ-4所示。請將以下的實驗操作和處理補充完整: (1)用鉛筆描下結(jié)點位置,記為O; (2)記錄兩個彈簧測力計的示數(shù)F1和F2,沿每條細(xì)繩(套)的方向用鉛筆分別描出幾個點,用刻度尺把相應(yīng)的點連成線; (3)只用一個彈簧測力計,通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點仍拉到位置O,記錄測力計的示數(shù)F3,_________________________________________; (4)按照力的圖示要求,作出拉力F1、F2、F3; (5)根據(jù)力的平行四邊形定則作出F1和F2的合力F; (6)比較________的一致程度,若有較大差異,對其原因進(jìn)行分析,并作出相應(yīng)的改進(jìn)后再次進(jìn)行實驗。 答案 (3)見解析 (6)F和F3 題型2 實驗數(shù)據(jù)的處理 例2 (山東理綜)某同學(xué)通過下述實驗驗證力的平行四邊形定則。 實驗步驟: ①將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上,使其軸線沿豎直方向。 ②如圖實Ⅲ-5所示,將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上,另一端用圓珠筆尖豎直向下拉,直到彈簧秤示數(shù)為某一設(shè)定值時,將橡皮筋兩端的位置標(biāo)記為O1、O2,記錄彈簧秤的示數(shù)F,測量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長度l)。每次將彈簧秤示數(shù)改變0.50 N,測出所對應(yīng)的l,部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示: F(N) 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 L(cm) I0 10.97 12.02 13.00 13.98 15.05 ③找出②中F=2.50 N時橡皮筋兩端的位置,重新標(biāo)記為O、O′,橡皮筋的拉力記為FOO′。 ④在秤鉤上涂抹少許潤滑油,將橡皮筋搭在秤鉤上,如圖實Ⅲ-6所示。用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時拉橡皮筋的兩端,使秤鉤的下端達(dá)到O點,將兩筆尖的位置標(biāo)記為A、B,橡皮筋OA段的拉力記為FOA,OB段的拉力記為FOB。 完成下列作圖和填空: (1)利用表中數(shù)據(jù)在圖實Ⅲ-7中畫出F-l圖線,根據(jù)圖線求得l0=________cm。 (2)測得OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,則FOA的大小為________N。 (3)根據(jù)給出的標(biāo)度,在圖實Ⅲ-8中作出FOA和FOB的合力F′的圖示。 (4)通過比較F′與________的大小和方向,即可得出實驗結(jié)論。 答案 (1)作圖見解析 10.0(9.8,9.9,10.1均正確) (2)1.80(1.70~1.90均正確) (3)作圖見解析 (4)FOO′ 解析 (1)根據(jù)表格數(shù)據(jù),作出F-l圖線見下圖,圖線的截距即表示橡皮筋原長,因此l0=10.0 cm。 (4)若F′與FOO′在誤差范圍內(nèi)大小相等、方向相同,就表明力的平行四邊形定則是正確的。 針對訓(xùn)練: 2.“探究求合力的方法”的實驗裝置如圖實Ⅲ-9甲所示。 (1)某次實驗中,彈簧測力計的指針位置如圖實Ⅲ-9甲所示。其中,細(xì)繩CO對O點的拉力大小為________N; (2)請將圖甲中細(xì)繩CO和BO對O點兩拉力的合力F合畫在圖乙上,由圖求出合力的大小 F合=________N(保留兩位有效數(shù)字); (3)某同學(xué)對彈簧測力計中彈簧的勁度系數(shù)是多少很感興趣,于是,他將刻度尺與彈簧測力計平行放置,如圖丙所示,利用讀得的數(shù)據(jù),他得出了彈簧的勁度系數(shù),那么,該彈簧的勁度系數(shù)k=________N/m(保留兩位有效數(shù)字)。 答案 (1)2.60 (2)圖見解析 5.1 (3)60 解析 (1)由圖甲可讀出CO對O點的拉力大小為2.60 N。 (2)在圖乙上的畫圖如圖所示,結(jié)合作圖可求知合力大小為5.1 N。 (3)由圖丙可知,彈簧測力計零刻度線對應(yīng)5.0 mm,2. 60 N對應(yīng)48.0 mm,由胡克定律,F(xiàn)=kx,解得k=F/x=60 N/m。 題型3 創(chuàng)新實驗設(shè)計(實驗器材創(chuàng)新) 例3 (衡陽模擬)如圖實Ⅲ-10所示,某實驗小組同學(xué)利用DIS實驗裝置研究支架上力的分解。A、B為兩個相同的雙向力傳感器,該型號傳感器在受到拉力時讀數(shù)為正,受到壓力時讀數(shù)為負(fù)。A連接質(zhì)量不計的細(xì)繩,可沿固定的板做圓弧形移動。B固定不動,通過光滑鉸鏈連接長0.3 m的桿。將細(xì)繩連接在桿右端O點構(gòu)成支架。保持桿在水平方向,按如下步驟操作: ①測量繩子與水平桿的夾角∠AOB=θ ②對兩個傳感器進(jìn)行調(diào)零 ③用另一根繩在O點懸掛一個鉤碼,記錄兩個傳感器的讀數(shù) ④取下鉤碼,移動傳感器A改變θ角 重復(fù)上述實驗步驟,得到表格。 F1/N 1.001 0.580 1.002 F2/N -0.868 -0.291 0.865 (1)根據(jù)表格數(shù)據(jù),A傳感器對應(yīng)的是表中力________(選填“F1”或“F2”)。鉤碼質(zhì)量為________kg(保留一位有效數(shù)字)。 (2)本實驗中多次對傳感器進(jìn)行調(diào)零,對此操作說明正確的是( ) A.因為事先忘記調(diào)零 B.何時調(diào)零對實驗結(jié)果沒有影響 C.為了消除橫桿自身重力對結(jié)果的影響 D.可以完全消除實驗的誤差 答案 (1)F1 0.05 (2)C 解析 針對訓(xùn)練: 3.某同學(xué)嘗試用橡皮筋等器材驗證力的平行四邊形定則,他找到兩條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物,以及刻度尺、三角板、鉛筆、細(xì)繩、白紙、釘子,設(shè)計了如下實驗:將兩條橡皮筋的一端與細(xì)繩連接,結(jié)點為O,細(xì)繩下掛一重物,兩橡皮筋的另一端也都連有細(xì)繩。實驗時,先將一條橡皮筋的另一端的細(xì)繩固定在墻上的釘子A上,另一條橡皮筋任其下垂,如圖實Ⅲ-11甲所示;再將另一條橡皮筋的另一端的細(xì)繩固定在墻上的釘子B上,如圖實Ⅲ-11乙所示。 (1)為完成實驗,下述操作中必需的是 A.兩橡皮筋的另一端連接的細(xì)繩a、b長度要相同 B.要測量橡皮筋的原長 C.要測量圖甲和圖實Ⅲ-11乙中橡皮筋的長度 D.要記錄圖甲中結(jié)點O的位置及過結(jié)點O的豎直方向 E.要記錄圖乙中結(jié)點O′的位置及過結(jié)點O′的豎直方向 (2)對該實驗“兩條相同的橡皮筋”的要求的理解正確的是( ) A.橡皮筋的材料和原長相同即可 B.橡皮筋的材料和粗細(xì)相同即可 C.橡皮筋的材料、原長和粗細(xì)均要相同 答案 (1)BCE (2)C 解析- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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