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实验三探究两个互成角度的力的合成规律

(分值:30分)

温馨提示:此系列题卡,非选择题每空2分,分值不同题空另行标注

1.(6分)(2025·广东高三期末)(1)在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中,先用两个弹簧测力计通过两个细绳套互成角度地牵拉橡皮条至某一点O,则需要记录(1分)、(1分)、两个细绳套的方向;然后再改用一只弹簧测力计牵拉,使橡皮条伸长到O点,记录此时细绳套的方向为OC,依次如图甲、乙所示。?

(2)请根据图乙,读出此次测量中弹簧测力计的示数F=N。?

(3)(2分)如图丙,根据实验的数据记录,按选定的标度(已知图中相邻圆环间距表示1N)已作出了两个分力F1、F2的图示(大小未标出),请继续在图丙中:

①按同样的标度作出力F(即合力的测量值)的图示;

②按力的平行四边形定则作出F1、F2的合力的图解值F。

(4)由(3)可以得出实验结论:在误差范围内,两个力的合成遵循平行四边形定则。

2.(6分)(2025·河北高三期末)某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验时,如图甲,橡皮条的一端固定轻质小圆环,另一端固定在桌面上,橡皮条的长度为GE。在图乙中,用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环,小圆环受到拉力F1、F2的共同作用,处于О点,橡皮条伸长的长度为EO,对圆环的拉力为F3。

(1)撤去F1、F2,改用一个力F单独拉小圆环,仍使它处于О点(图丙),则F1与F2的合力与(1分)相等,F1、F2与(均选填“F”或“F3”)的合力为0。?

(2)如图丁所示,用M、N两只弹簧测力计把小圆环拉到O点,这时∠MON90°,现改变弹簧测力计M的拉力方向,使α角减小,但不改变它的拉力大小,那么要使小圆环仍被拉到О点,需调节弹簧测力计N拉力的大小及β角,在下列调整方法中,可能实现目标的方法是。?

A.增大N的拉力和β角

B.增大N的拉力,β角不变

C.增大N的拉力,同时减小β角

D.N的拉力大小不变,增大β角

(3)本实验采用的科学方法是(1分)。?

A.建立物理模型法 B.理想实验法

C.控制变量法 D.等效替代法

3.(6分)(2023·全国乙卷,22)在“验证力的平行四边形定则”的实验中使用的器材有:木板、白纸、两个标准弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、刻度尺、铅笔、细线和图钉若干。完成下列实验步骤:

(1)用图钉将白纸固定在水平木板上。

(2)将橡皮条的一端固定在木板上,另一端系在轻质小圆环上。将两细线也系在小圆环上,它们的另一端均挂上测力计。用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两个测力计,小圆环停止时由两个测力计的示数得到两拉力F1和F2的大小,并(多选,填正确答案标号)。?

A.用刻度尺量出橡皮条的长度

B.用刻度尺量出两细线的长度

C.用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置

D.用铅笔在白纸上标记出两细线的方向

(3)撤掉一个测力计,用另一个测力计把小圆环拉到,由测力计的示数得到拉力F的大小,沿细线标记此时F的方向。?

(4)选择合适标度,由步骤(2)的结果在白纸上根据力的平行四边形定则作F1和F2的合成图,得出合力F的大小和方向;按同一标度在白纸上画出力F的图示。

(5)比较F和F的,从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。?

4.(6分)某实验小组利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则。他们首先在竖直放置的木板上铺上白纸,并用图钉固定。然后在木板上等高的A、B两处固定两个光滑的小滑轮。将三根轻绳在O点打结,并挂上适当数量的相同钩码,使系统达到平衡,根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2、F3,回答下列问题。

(1)改变钩码个数,实验能完成的是。?

A.n1=2,n2=2,n3=4 B.n1=2,n3=2,n2=5

C.n1=3,n2=5,n3=5 D.n1=3,n2=5,n3=10

(2)实验中,必须要记录的数据有。?

A.结点O的位置和OA、OB、OC绳的方向

B.OA、OB、OC绳的长度

C.每组钩码的个数

D.每个钩码的质量

(3)在某次实验中,当整个装置处于平衡状态时,该小组同学记录下了细绳OA、OB、OC的方向,然后从O点沿OC反向延长作一有向线段OC,从C分别作OA、OB的平行线,分别交OA、OB于A、B点,如图所示。用毫米刻度尺测得线段OA、OB、OC的长度分别为l1、l2、l3,另测得细线OA、OB、OC所挂钩码的个数分别为n1、n2、n3,则在误差允许的范围内,如果满足(用所测物理量符号表示)条件,则能够证明力的合成遵循平行四边形定则。?

5.(6分)一同学利用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。