1、 【实验步骤】 1.在桌上平放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉 把白纸固定在方木板上. 2.用图钉把橡皮条的一端固定在板 上的A点,在橡皮条的另一端拴上两 条细绳,细绳的另一端系着绳套. 3.用两个弹簧秤分别钩住两个绳套,互成角度地拉橡皮条的 同一结点,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O(如图所示). 4.用铅笔记下O点的位置和两条细绳的方向,读出两个弹簧 秤的示数. 5.用铅笔和刻度尺在白纸上从O点沿着两条细绳的方向画 直线,按照一定的标度作出两个力F1和F2的图示,用平行四 边形定则求出合力F. 6.只用一个弹簧秤,通过细绳把橡皮条的结点拉到同样的位 置O,读出弹簧秤的示数,记下细绳
2、的方向,按同一标度作出 这个力F的图示. 7.比较力F与F的大小和方向,看它们在实验误差允许范 围内是否相等. 8.改变两个分力的大小和夹角,再做两次实验. 【注意事项】 1.使用弹簧秤前,应先调节零刻度,使用时不超量程,拉弹簧 秤时,应使弹簧秤与方木板平行. 2.在同一次实验中,橡皮条伸长时的结点位置要相同. 3.两拉力F1和F2夹角不宜过小,作力的图示,标度要一致.【例1】如图所示是甲、乙两名同学在做“验证力的平行四边 形定则”的实验时得到的结果.若按实验中要求的符号表示 各个力,则可判定其中哪一个实验结果是尊重实验事实的? 【思路剖析】 (1)符号F、F的含义各是什么? 答 F表示F1与
3、F2两力共同作用的效果即为合力,由平行四 边形定则确定.F表示用单独的一个测力计测出F1与F2的 效果. (2)哪一个实验结果尊重实验事实? 答 由于F为单独一个测力计测量使橡皮条的结点伸长 到同一点O,故F应在AO的直线上,所以甲符合实验事实. (3)F与F出现偏差的原因是什么? 答 主要原因有两个方面,一个是测力计本身精确度不够高, 读数出现偏差;另一个是作图时的误差. 答案 甲【例2】在两个共点力的合成实验中,如图所 示,用A、B两个测力计拉橡皮条的结点D, 使其位于E处,+=90,然后保持A的读 数不变,当角由图示位置逐渐减小时,欲 使结点仍在E处,可采用的方法是 （ ） A.增大B的
4、读数,减小角B.减小B的读数,减小角C.减小B的读数,增大角D.增大B的读数,增大角【思路剖析】 (1)题目中欲使结点仍在E处的含义是什么? 答 结点仍在E处的含义是A、B的合力不变,即矢量EC的 大小、方向不变. (2)题目中条件+=90的作用是什么? 答 如右图所示,表示开始EAAC,当减 小后,矢量EA的箭头离开AC,到达EA的位置. (3)怎样确定测力计B的变化? 答 由作图法,连接AC,由矢量三角形的关系,可以明显 看出B的读数减小了,角也减小了. (4)该题如果改为增大,B的示数及角又怎样改变呢? 答 用上述同样的作图法,可以确定B的读数增大了,角 仍减小了. (5)如果题目中没有
5、+=90的条件,则情况又如何呢? 答 这时要分情况讨论了:若+90时,当减小时,B 的示数减小,角增大. 答案 B 【例3】在“验证力的平行四边形定则”的实验中,下列哪些 方法可减小实验误差? ( ) A.两个分力F1、F2间的夹角要尽量大些 B.两个分力F1、F2的大小要尽量大些 C.拉橡皮条的细绳要稍长些 D.实验中,弹簧秤必须与木板平行,读数时视线要正对弹簧 秤刻度 【思路剖析】 (1)两个分力F1、F2间的夹角在什么范围为宜? 答 如果夹角太大,用平行四边形作图得出的合力F的误差 也大,如果夹角太小,当F1、F2的读数较大时,合力较大,这 样就会超过一个弹簧秤直接测量的量程,使实验无法
6、进行. 因此,夹角在60到90较适宜. (2)两个弹簧秤的示数取多大为宜? 答 如果弹簧秤的读数取太小,精确度差,读数误差大,如果 读数在弹簧秤量程三分之二以上,则精确度高,误差小,所以, F1、F2的读数应尽量大些. (3)拉橡皮条的细绳的长度有什么要求? 答 如果细绳的长度太短,由于弹簧秤的外壳存在一定厚度, 那么两个弹簧秤所拉两条细绳构成的平面与木板平面间的 夹角会太大,这样会造成较大误差,反之,如果细绳长一些, 两绳构成的平面便越接近木板平面,误差便小一些. (4)为了减小误差,该实验还可采用哪些措施? 答 橡皮条的结点用另一短绳延伸,两弹簧秤的细绳与该短 绳构成一个很小的结点,作为本
7、实验观察的“结点”;作图 的铅笔应削尖一些;作图时的单位长度稍取大一些;图形适 当布局大一些;严格用两块三角板画平行四边形. 答案 BCD1.仅用一个弹簧秤验证力的平行四边形定则【例4】在“验证力的平行四边形定则”实验中,除了供给其 他各个必要的器材外,只给了一个弹簧秤.能否做好本实验? 如能,请简要说明如何操作? 答案 可以.在固定好白纸和橡皮条以后,用弹簧秤拉一个 细绳、用手拉另一个细绳(两绳间有一不为零的夹角),把细 绳和橡皮条的结点拉至某一位置O.记下位置O、两条细绳 的方向、弹簧秤的示数F1.然后用弹簧秤拉另一条细绳,用 手拉前一次弹簧秤拉的那条细绳,使结点仍然到达位置O.方法巧用
8、同时使两细绳和前一次拉动时画下的两条直线重合,记下此 时弹簧秤的示数F2.以F1、F2为邻边作平行四边形,求出合 力的理论值F.上述操作完成的实验内容,相当于用两个弹 簧秤同时拉动橡皮条所完成的实验内容,其他实验步骤和有 两个弹簧情况下的实验完全相同. 不过,按照此种方法操作,会带来新的实验误差,原因是在第 二次拉动橡皮条时,要想在结点到达位置O的同时,两根细 绳和前一次拉动时画下的直线完全重合是不可能的,一定会 有偏差.2.仅用橡皮条验证平行四边形法则 【例5】请不用弹簧秤,只用三条相同的橡皮条、四个图钉、 一把直尺和一支铅笔、三张白纸、平木板来验证平行四边 形法则. 解析 仅用橡皮条也可验
9、证平行四边形定则,其步骤、方法 如下: (1)将三条橡皮条的一端都拴在一个图 钉O上,将这三条橡皮条的另一端分别 再拴一个图钉A、B、C,注意此时四个 图钉均未固定在板上,如右图所示. (2)用直尺测出橡皮条的自由长度L0,注意从图钉脚之间测 起. (3)将拴有橡皮条的图钉A、B适当张开钉在木板上,拉第三 根橡皮条C,即使三条橡皮条互成角度拉伸,待节点处的图 钉O静止时,钉下C图钉,并记录图钉O的位置(注意此时O图 钉不能钉)记录图钉A、B、C的位置.(此时图钉有孔,不需 铅笔) (4)测出这三条橡皮条的长度L1、L2、L3,分别算出它们的 伸长量X1=L1-L0,X2=L2-L0,X3=L3
10、-L0. (5)将X1、X2、X3按一定比例图示出来,以X1、X2为邻边作 平行四边形,求出其对角线OC.比较OC与OC的长度 (即X3的长度),如果相等,且在一条直线上,则达到目的.若 OC与OC有一微小夹角,则有误差(如上图所示). 本实验是根据图钉O受到三个平面共点力而静止.任意两个 力的合力与第三个力大小相等方向相反的原理. 答案 见解析1.在做“互成角度的两个力的合成”实验时,橡皮条的一端固 定在木板上,用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一确定 的O点,以下操作中错误的是 ( )A.同一次实验过程中,O点位置允许变动B.实验中,弹簧秤必须与木板平行,读数时视线要正对弹簧 秤刻度C.实
11、验中,先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程, 然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向,把橡皮条另 一端拉到O点D.实验中,把橡皮条的另一端拉到O点时,两弹簧秤之间夹 角应取90,以便于算出合力的大小 解析 从橡皮条固定点到O点的连线方向,是合力的作用线 方向,如果O点变动,那么合力的大小、方向都要变化,就不 能验证力的平行四边形定则,故A选项错.C选项中,因一个弹 簧秤已拉到最大量程,再通过另一个弹簧秤拉橡皮条到O点 时,第一个弹簧秤可能超过最大量程,造成损坏,或读数不准, 故C选项错.互成角度的两个力的合成,是利用平行四边形定 则合成的,两个分力成任意角度都适用,不必成90角,故D 选项
12、错. 答案 ACD2.在验证力的平行四边形定则的实验中,使b弹 簧秤按图所示位置开始顺时针缓慢转动,在 这过程中保持O点位置不变和a弹簧秤的拉 伸方向不变,则在整个过程中关于a、b弹簧 秤的读数变化是 ( )A.a增大,b减小B.a减小,b增大 C.a减小,b先增大后减小D.a减小,b先减小后增大 解析 如右图所示,a示数不断减小,b示数先 减小后增大.D3.将橡皮筋的一端固定在A点,另一端拴上 两根细绳,每根细绳分别连着一个量程 为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力 计.沿着两个不同的方向拉弹簧测力计. 当橡皮筋的活动端拉到O点时,两根细绳相互垂直,如图所 示.这时弹簧测力计的读数可从图
13、中读出. (1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为 N和 N (只需读到0.1 N). (2)在方格纸(见右图)上按作图法的要 求画出这两个力及它们的合力. 解析 从图中可知,弹簧秤最小分度为0.1 N,因此,竖直向 下的弹簧秤读数为2.5 N,水平向右的弹簧秤读数为4.0 N. 因为读数2.5 N、4.0 N均是0.5 N的整数倍,因此,选方格纸 中一个小方格的边长表示0.5 N,应用平行四边形定则,即可 画出两个力以及它们的合力,如下图所示. 答案 (1)2.5 4.0 (2)见解析图4.在验证力的平行四边形定则的实验中,两 弹簧秤拉力的图示在图中作出,方格每边 的长度表示1 N,O
14、是橡皮筋的一个端点. 用两个直角三角板按照作图法作出合力F的图示,得到的合 力的大小为 N. 答案 合力F的图示如下图所示 71.C2.AB3.实验中所说的合力与两分力具有相同的效果,是指下列说法 中的 ( )A.弹簧测力计的弹簧被拉长B.固定橡皮条的图钉受拉力产生的形变C.细绳套受拉力产生形变D.使橡皮条在某一方向上伸长某一长度D4.准确度为0.1 mm的游标卡尺,游标尺刻度总长度为9 mm,若 其最末一个刻度线与主尺的44 mm刻度线对齐,则游标尺的 第5条刻度线所对着的主尺刻度为 ( )A.35.0 mmB.39.5 mm C.43.4 mmD.35.4 mm 解析 游标尺上每刻度为0.
15、9 mm,第5条刻线与最末一条 刻线的距离为0.95=4.5 mm,所以第5条刻线对齐的是与 44 mm差4.5 mm的刻度,故为39.5 mm.B5.关于游标卡尺,下列说法正确的是 ( )A.利用一对外测量爪可测量圆筒的内径B.利用一对内测量爪可测量圆筒的外径C.利用一对外测量爪可测量篮球的直径D.利用深度尺可测量槽或孔的深度6. A 7. BDD8.下列关于“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验的说法中正 确的是 ( )A.实验中F的具体数值必须计算出来B.如果没有测出弹簧原长,用弹簧长度L代替x,F-L也是过 原点的一条直线C.利用F-x直线可求出k值D.实验时要把所有点连到线上,才能探索得到
16、真实规律 解析 该实验研究弹簧弹力与其伸长量之间的关系,可以 用一个钩码的重力作为弹力的单位,因此弹力F的具体数值 没必要计算出来,A错.通过实验可知Fx(伸长量)是过坐标 原点的一直线,而用L代替x后则F-L图线不过原点,故B错. F-x图线关系显示, 就是劲度系数k,故C对.实验中有的数 据可能存在较大误差,所以作图时可以舍去,不必连到线上, 故D错.xFC 9. BD10.如图甲所示,一个弹簧一端 固定在传感器上,传感器与 电脑相连.当对弹簧施加变 化的作用力(拉力或压力)时, 在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力大小的关系 图象(如图乙).则下列判断正确的是( ) A.弹簧产生的弹
17、力和弹簧的长度成正比B.弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比C.该弹簧的劲度系数是200 N/mD.该弹簧受到反向压力时,劲度系数不变BCD11.“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,选用的螺旋弹 簧如图甲所示. (1)将弹簧的上端O点固定悬吊在铁架台 上,旁边置一刻度尺,刻度尺的零刻线跟 O点对齐,在弹簧的下端A处做一标记(如 固定一个指针).在弹簧下端的挂钩上挂 上钩码(每个钩码的质量都是50 g),指针在刻度尺上指示的 刻度为x.逐个增加所挂钩码的个数,刻度x随挂钩上的钩码 的重量F而变化,几次实验测得相应的F、x各点已描绘在图 乙中.由图象得出弹簧的劲度系数kA= N/m. (结果
18、取两位有效数字);此弹簧的弹力大小F弹跟弹簧伸长 量x的关系是 . (2)如果将指针固定在A点的下方P处,再作出x随F变化的图 象,得出弹簧的劲度系数与kA相比,可能是 ( )A.大于kAB.等于kAC.小于kAD.无法确定 (3)如果将指针固定在A点的上方Q处,再作出x随F变化的图 象,得出弹簧的劲度系数与kA相比,可能是 ( ) A.大于kA B.等于kAC.小于kA D.无法确定 解析 (1)根据实验数据在图乙上描出的点,基本上在同一 条直线上,可以判定F和x间是一次函数关系.图象的物理意 义是表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比.由 kA= ,可得kA=42 N/m.此弹簧的弹力大
19、小F弹跟弹簧伸长 量x的关系是F弹=42x N. (2)如果将指针固定在A点的下方P处,在弹簧下端的挂钩上 挂上钩码时,P点向下移动的距离x1与A点向下移动的距离 x相等.若再作出x随F变化的图象,由kA= 知,得出弹簧 的劲度系数仍然等于kA,应选B. (3)如果将指针固定在A点的上方Q处,在弹簧下端的挂钩上 挂上钩码时,Q点向下移动的距离x2小于A点向下移动的 距离x.若再作出x随F变化的图象,由kA= 知,得出弹 簧的劲度系数大于kA,应选A. 答案 (1)42(2) F弹=42x (2)B (3)AxFxFxF12.做“验证力的平行四边形定则”实验.实验步骤如下: (1)在水平放置的木
20、板上,固定一张白纸. (2)把橡皮筋的一端固定在O点,另一端拴两根带套的细线, 细线与橡皮筋的交点作为结点. (3)在纸面上离O点比橡皮筋略长的距离上标出A点. (4)用两个弹簧秤分别沿水平方向拉两个细套,把结点拉至 A点,如图所示,记下此时两力F1和F2的方向和大小. (5)改用一个弹簧秤沿水平方向拉绳套,仍把结点拉至A点, 记下此时F的方向和大小. (6)拆下弹簧秤和橡皮筋 请你写出下面应继续进行的实验步骤. 答案 (1)在A点按同一标度,作出F1、F2、F的图示. (2)利用平行四边形定则作F1、F2的合力F. (3)比较F和F的大小和方向,并得出结论.13.利用如图所示的装置可测量弹簧
21、的劲度系 数.一小平面镜B(可视为一点)竖直固定在 物块P上,它们的总质量为m.现将P紧靠着 直立的弹簧上端,用插销K固定,此时弹簧 处于自然长度,从固定的点光源S发出的光经过平面镜反射 后在竖直标尺的A点形成一小光斑.松开插销K,发现最终小 光斑稳定在标尺上某点,该点到A点的距离为h.已知点光源 S与平面镜的水平距离为L0,标尺与平面镜的水平距离为L, 求该弹簧的劲度系数. 解析 由平面镜成像规律可找到S的像点S, 作出光路图如右图所示 由SOASCB可得: 松开插销K后,弹簧下降x,镜子在B点,光斑在A点 SOASCB可得: 由可得 弹簧的劲度系数为k= 由可得k= mg 答案 mg00LLLOACBSOSC00LLLAOBCSOSChxLLL00 xmg00hLLL00hLLL返回
