题目内容

13.完成以下“验证力的平行四边形定则”实验的几个主要步骤:

(1)如图甲,用两只弹簧测力计分别钩住两细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,记下结点O点的位置、两弹簧测力计的读数F1、F2以及相应的细绳套的方向.
(2)如图乙,用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点O拉到同一位置O,记下细绳套的方向(如图丙中的OC),读得(根据图乙)弹簧测力计的示数F=4.0N.
(3)如图丙,根据(1)中的测量结果按选定的标度(图中相邻圆环间距表示1N)作出了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)比较F和F′的大小和方向,如果在误差范围内两者近似相同,则可验证力的合成与分解中符合平行四边形定则.

分析 根据验证力的平行四边形定则的实验注意事项分析答题,按照力的图示法作出力的图示,根据平行四边形定则作出合力,再比较两合力的大小和方向,验证是否符合平行四边形定则.

解答 解:(1)实验中需要记下拉力的大小和方向,故应记下细绳套的方向;
(2)如图乙,用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到同一位置O,
记下细绳套的方向,由图示弹簧测力计可读得弹簧测力计的示数F=4.0N;
(3)a.按力的图示方法作出力F的图示如图所示;
b.根据力的平行四边形定则,作出F1、F2的合力F′,如图所示.
(4)力是矢量,故应比较F和F′的大小和方向,从而验证是否符合平行四边形定则;
故答案为:(1)细绳套的方向;
(2)同一位置O;4.0N
(3)如图所示
(4)大小和方向.

点评 本题考查了实验注意事项、作力的图示等问题,掌握基础知识即可正确解题,平时要注意基础知识的学习,要掌握力的图示的作图方法.

练习册系列答案
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3.如图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图.图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源,打点的时间间隔用△t表示.在小车质量未知的情况下,某同学设计了一种方法用来探究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系”.
 
(1)完成下列实验步骤中的填空:
①平衡小车所受的阻力:小吊盘中不放物块,调整木板右端的高度,用手轻拨小车,直到打点计时器打出一系列间隔均匀的点.
②按住小车,在小吊盘中放入适当质量的物块,在小车中放入砝码.
③打开打点计时器电源,释放小车,获得带有点列的纸带,在纸带上标出小车中砝码的质量m.
④按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤③.
⑤在每条纸带上清晰的部分,每5个间隔标注一个计数点.测量相邻计数点的间距x1,x2,….求出与不同m相对应的加速度a.
⑥以砝码的质量m为横坐标,$\frac{1}{a}$为纵坐标,在坐标纸上作出$\frac{1}{a}$-m关系图线.若加速度与小车和砝码的总质量成反比,则$\frac{1}{a}$与m应成线性关系(填“线性”或“非线性”).
(2)完成下列填空:
①本实验中,为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是远小于小车和砝码的总质量.
②设纸带上相邻两个计数点分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6来表示从O点开始各相邻两个计数点间的距离,用T表示相邻计数点的时间间隔,则该匀变速直线运动的加速度的表达式为a=$\frac{{({x_4}+{x_5}+{x_6})-({x_1}+{x_2}+{x_3})}}{{9{T^2}}}$(用符号写出表达式,不要求计算).打E点时小车的速度大小为vE=1.39m/s.(保留3位有效数字)
③图3为所得实验图线的示意图.设图中直线的斜率为k,在纵轴上的截距为b,若牛顿定律成立,则小车受到的拉力为$\frac{1}{k}$,小车的质量为$\frac{b}{k}$.

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