1、实验：探究两个互成角度的力的合成规律课堂素养达标1.某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,测得图中弹簧OC的劲度系数为500 N/m。如图甲所示,用弹簧OC和弹簧测力计a、b做“探究求合力的方法”实验。在保持弹簧伸长1.00 cm不变的条件下。(1)若弹簧测力计a、b间夹角为90,弹簧测力计a的读数是_N(图乙中所示),则弹簧测力计b的读数可能为_N。(2)若弹簧测力计a、b间夹角大于90,保持弹簧测力计a与弹簧OC的夹角不变,减小弹簧测力计b与弹簧OC的夹角,则弹簧测力计a的读数_,弹簧测力计b的读数_(均选填“变大”“变小”或“不变”)。【解析】(1)从图可知指针示数为3.00 N
2、,考虑到误差范围,3.003.02 N均算对。弹簧OC的劲度系数为500 N/m,弹簧伸长1.00 cm,FOC=kx=5000.01 N=5.0 N。另一分力Fb= = N=4.0 N。(2)若弹簧测力计a、b间夹角大于90,弹簧OC的力的大小和方向不变,保持弹簧测力计a与弹簧OC的夹角不变,就是弹簧测力计a的方向不变,减小弹簧测力计b与弹簧OC的夹角时,三个力的关系如图,则可知弹簧测力计a的读数变大,弹簧测力计b的读数变大。答案:(1)3.00(3.003.02)4.0(3.94.1)(2)变大变大2.有同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则:在竖直木板上铺有白纸,固定两个光滑的滑
3、轮A和B,将绳子打一个结O,每个钩码的质量相等,当系统达到平衡时,根据钩码个数确定3根绳子的拉力TOA、TOB和TOC,回答下列问题:(1)改变钩码个数,实验能完成的是()A.钩码的个数N1=N2=2,N3=4B.钩码的个数N1=N3=3,N2=4C.钩码的个数N1=N2=N3=4D.钩码的个数N1=3,N2=4,N3=5(2)在拆下钩码和绳子前,最重要的两个步骤是()A.标记结点O的位置,并记录OA、OB、OC三段绳子的方向B.量出OA、OB、OC三段绳子的长度C.用量角器量出三段绳子之间的夹角D.记录钩码个数N1、N2、N3E.用天平测出钩码的质量(3)在作图时,你认为如图中_(选填“甲”
4、或“乙”)是正确的。【解析】(1)实验中分力与合力的关系必须满足:|TOA-TOB|TOCTOA+TOB,因此,B、C、D是可以的。(2)钩码的个数可代表所研究各力的大小,在拆下钩码和绳子前记下O点的位置和OA、OB和OC三段绳子拉力的方向,即可验证力的平行四边形定则,故A、D正确。(3)OC绳拉力TOC一定是竖直的,其反向延长线应是OA和OB两绳拉力TOA、TOB合力方向(理论值),但考虑实验误差的存在,作图后可能会有所偏离,故甲是正确的。答案:(1)B、C、D(2)A、D(3)甲3.在“验证力的平行四边形定则”实验中,某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上,将橡皮条的一端固定在板上一点,
5、两个细绳套系在橡皮条的另一端。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,使橡皮条伸长,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几个点,用刻度尺把相应的点连成线;(3)只用一个弹簧测力计,通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置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。【解题
6、指南】解答本题时应从以下两点进行分析:(1)力是矢量,实验中既要记录力的大小,还要记录力的方向。(2)数据处理时要作出力的图示而非力的示意图。【解析】用一个弹簧测力计把橡皮条的结点拉到位置O后,除了记录测力计的示数F3的大小外,还要记录拉力F3的方向,作出F3的图示,与F1、F2的合力F比较即可验证。答案:(3)沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点,用刻度尺把这些点连成直线(6)F和F34.(2018天津高考)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,所用器材有:方木板一块,白纸,量程为5 N的弹簧测力计两个,橡皮条(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
7、出了如下关于实验操作的建议,其中正确的有_。A.橡皮条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.使用测力计时,施力方向应沿测力计轴线;读数时视线应正对测力计刻度D.用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力(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,如图所示。其中对于提高实验精度最有利的是_。【解析】(1)为了使实验结果更具有普遍性,在实验过程中不应让橡皮条的拉力方向具有特殊的角度或位置,A错误;只要这一次实验时用一个力和用两个力拉的效果相同即可,即O点位置相同,不需要再次重复实验时的O点位置必须相同,B正确;使用测力计时,施力方向应沿测力计轴线,读数时,视线应正对弹簧测力计的刻度,C正确;合力可以大于任一个分力,也可以等于分力,还可以小于任一分力,D错误。(2)A、D实验中选取的力的标度过大,导致画力时,线段太短,不利于实验精确度;B图和C图选用的标度相同,但C中力太小,不利于作平行四边形,故B符合题意。答案:(1)B、C(2)B