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专题强化练2　科学探究:验证力的平行四边形定则
1.验证“力的平行四边形定则”,如图所示,实验步骤如下:
①用两个相同的弹簧测力计互成角度拉细绳套,使橡皮条伸长,结点到达纸面上某一位置,记为O1;
②记录两个弹簧测力计的拉力F1和F2的大小和方向;
③只用一个弹簧测力计,将结点仍拉到位置O1,记录弹簧测力计的拉力F3的大小和方向;
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F3和F的一致程度。
(1)下列说法正确的是　　　　。
A.应使橡皮条与两绳夹角的平分线在同一直线上
B.为了便于计算合力大小,两绳间夹角应取30°、45°、90°等特殊角度
C.弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平面平行
D.同时改变两个弹簧测力计的拉力,结点可能保持在位置O1
(2)改变F1、F2,重复步骤①至⑥进行第二次实验,记下结点位置O2,位置O2　　　　(选填“必须”或“不必”)与位置O1相同。
(3)实验中用两个弹簧测力计同时拉,两绳夹角小于90°,一个弹簧测力计示数接近量程,另一个超过量程的一半,这样操作　　　　(选填“合理”或“不合理”)。
2.某实验小组用一只弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则,设计的实验装置如图所示。固定在竖直木板上的量角器直边水平,橡皮筋一端固定在量角器圆心O的正上方A点,另一端系绳套1和绳套2。
(1)实验步骤如下:
①弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达O点,记下弹簧测力计的示数F;
②弹簧测力计挂在绳套1上,手拉着绳套2,缓慢拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达O点,此时绳套1沿0°方向,绳套2沿120°方向,此时弹簧测力计的示数为F1;
③根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力F1'=　　　　;
④比较　　　　,即可初步验证力的平行四边形定则。
(2)将绳套1由0°方向缓慢转动到60°方向,同时绳套2沿120°方向不变,此过程中保持橡皮筋的结点在O点不动,关于绳套1的拉力大小的变化,下列结论正确的是　　　　。
A.逐渐增大　　　　　　　　B.先增大后减小
C.逐渐减小　　　　　　　　D.先减小后增大
3.在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中,将橡皮条的一端固定在竖直放置的木板上,另一端系上两根细绳OA、OB,O为两细绳与橡皮条的结点,细绳OA跨过C点处钉在木板上的光滑的钉子,下端挂重力已知的钩码,细绳OB用一个弹簧测力计钩住,如图所示,可以通过改变钩码的个数和弹簧测力计的拉力调整橡皮条与两细绳的结点O的位置。
(1)关于实验中必须注意的事项,正确的是　　　　。
A.只用弹簧测力计通过细绳拉橡皮条时结点O达到的位置,应与钩码、弹簧测力计同时拉时相同
B.两个分力F1、F2间的夹角θ不宜过大,也不宜过小,两个分力F1、F2的大小越大越好
C.在拉动弹簧测力计时弹簧不可与外壳相碰或摩擦
D.拉橡皮条的细绳要适当长些,视线通过细绳垂直于纸面,在绳下的纸上用笔画出两个点的位置并使这两个点的距离尽量远些
(2)图中OC与橡皮条延长线的夹角为α,OB与橡皮条延长线的夹角为β,α+β<90°,下列操作正确的是　　　　。
A.减少钩码个数后,为使结点位置不变,应增大β,同时增大弹簧测力计的拉力
B.减少钩码个数后,为使结点位置不变,应减小β,同时增大弹簧测力计的拉力
C.保持钩码个数不变,将钉子向左移动一些,为使结点位置不变,应增大β,同时增大弹簧测力计的拉力
D.保持钩码个数不变,将钉子向左移动一些,为使结点位置不变,应减小β,同时减小弹簧测力计的拉力
(3)在该实验中,如果将OA与OB细绳也换成橡皮条,那么对实验结果　　　　影响(填“有”或“没有”)。
(4)本实验采用的科学方法是　　　　。
A.理想实验法　　　　　　　　B.控制变量法
C.等效替代法　　　　　　　　D.建立物理模型法
4.
小明同学在学完力的合成与分解后,在家里做验证力的平行四边形定则的实验。他找来5个同样大小的玻璃球(每个球的重力均为G)、两个小塑料袋、一根橡皮筋、毫米刻度尺、三角板、细线、图钉和白纸等,按如下步骤进行实验。
A.将木方凳横放在桌面上,使板面部分露出桌面,把白纸用图钉固定在方凳的竖直板面上;
B.把5个玻璃球装在塑料袋里,用橡皮筋悬挂塑料袋,测出塑料袋静止时橡皮筋伸长的长度,记为L;
C.在两个塑料袋里分别放2个、3个玻璃球,用细线跨过钉子P把两个塑料袋相连,用另一条细线ON在第一条细线上打结,结点为O,如图所示;
D.用橡皮筋拉住细线ON,使结点O处于静止,同时记录有关实验信息;
E.以1个玻璃球的重力作为单位长度的力,在白纸上作出相应力的图示,以表示两个力的有向线段为邻边作出平行四边形,找到相应的对角线,用刻度尺测量出对角线的长度。
根据上述实验过程,回答下列问题:
(1)在步骤D中需要记录的信息主要有①　　　　,②　　　　,③　　　　和M、P点的位置;
(2)在步骤D中,若橡皮筋的伸长量为l,则橡皮筋上的拉力为　　　　;
(3)只要找到的对角线的长度接近　　　　个单位长度,且与OM几乎在　　　　上,就可以验证力的平行四边形定则。
答案与分层梯度式解析
专题强化练2　科学探究:验证力的平行四边形定则
1.答案　(1)CD　(2)不必　(3)不合理
解析　(1)F1、F2方向间夹角大小适当即可,不一定要使橡皮条和两绳夹角的角平分线在一条直线上,故A错误;拉橡皮条时,只要确保将结点拉到同一点即可,两绳间夹角不一定要取30°、45°、90°等特殊角度,故B错误;本实验是通过在白纸上作力的图示来验证平行四边形定则,为了减小实验误差,弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行,否则作出的力的图示误差较大,故C正确;同时改变两个弹簧测力计的拉力,结点可能保持在位置O1,故D正确。
(2)重复实验时,O2不必与O1位置相同。
(3)不合理,只用一个弹簧测力计拉时会超过其量程。
2.答案　(1)③F　④F1与F1'的大小　(2)D
解析　(1)③根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力F1'=F tan 30°=F
④比较F1与F1'的大小,即可初步验证力的平行四边形定则。
(2)将绳套1由0°方向缓慢转动到60°方向,同时绳套2沿120°方向不变,此过程中保持橡皮筋的结点在O点不动,则两根细绳拉力的合力不变,可得绳套1的拉力大小先减小后增大。
3.答案　(1)ACD　(2)BC　(3)没有　(4)C
解析　(1)为了使力的作用效果相同,只用弹簧测力计通过细绳拉橡皮条时结点O达到的位置,应与钩码、弹簧测力计同时拉时相同,A正确;两个分力F1、F2间的夹角θ和它们的大小都不宜过大,也不宜过小,适当即可,B错误;在拉动弹簧测力计时弹簧不可与外壳相碰或摩擦,以免增大误差,C正确;拉橡皮条的细绳要适当长些,视线通过细绳垂直于纸面,在绳下的纸上用笔画出两个点的位置并使这两个点的距离尽量远些,这样可以减小误差,D正确。
(2)减少钩码个数,相当于减小一个分力的大小但方向不变,结点位置不变,则合力不变,根据平行四边形定则可知,此时应减小β,同时增大弹簧测力计的拉力,A错误,B正确;保持钩码个数不变,将钉子向左移动一些,结点位置不变,合力不变,相当于一个分力的大小不变但方向与合力方向的夹角变大,根据平行四边形定则可知,此时应该增大β,同时增大弹簧测力计的拉力,C正确,D错误。
(3)在该实验中,如果将OA与OB细绳也换成橡皮条,对结点的力没有变化,对实验结果没有影响。
(4)本实验用一个力的作用效果替代两个分力的作用效果,这采用的科学方法是等效替代法。故选C。
4.答案　(1)橡皮筋的伸长量　ON的方向　O点的位置　(2)　(3)3　一条线上
解析　(1)根据平行四边形定则可知,需要记录橡皮筋拉力的大小和方向,即橡皮筋伸长量和ON的方向;还需要知道另外两个力的方向,由于M、N位置已知,则需记录O点的位置即可。
(2)根据题意有kL=5G
kl=F
解得F=
(3)OM线上的拉力为3G,则长度为3个单位长度,故只要找到的对角线的长度接近3个单位长度,且与OM几乎在一条线上,就可以验证力的平行四边形定则。

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