题目内容

【题目】某小组为了验证力的平行四边形定则,设计了如图甲所示的实验:在一个半圆形刻度盘上安装两个可以沿盘边缘移动的拉力传感器A、B,两传感器的挂钩分别系着轻绳,轻绳的另一端系在一起,形成结点O,并使结点O位于半圆形刻度盘的圆心。在O点挂上重G=2.00 N的钩码,记录两传感器A、B的示数F1、F2及轻绳与竖直方向的夹角θ1、θ2,用力的图示法即可验证力的平行四边形定则。

(1)当F1=1.00 N、F2=1.50 N,θ1=45°、θ2=30°时,请在图乙中用力的图示法作图________,画出两绳拉力的合力F,并求出合力F=________N。(结果保留三位有效数字)

(2)该组同学在实验中,将传感器A固定在某位置后,再将传感器B从竖直位置的P点缓慢顺时针旋转,得到了一系列B传感器的示数F2和对应的角度θ2,作出了如图丙所示的F2θ2图象,由图丙可知A传感器所处位置的角度θ1=________。

【答案】 (1)如图所示

2.01(1.97~2.05) (2)60°

【解析】(1)F1、F2的图示及力的合成图如图所示,根据比例关系可知合力大小为2.01N.


(2)根据丙图可知,当θ2=时,F2=2.0N
F1、F2的合力仍为重力G=2N,根据平衡条件则有:F1cosθ1+F2cos60°=G,F1sinθ1=F2sin60°,
解得:F1=2N,θ1=60°

练习册系列答案
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【题目】在“验证力的平行四边形定则”的实验中,某同学按照如下步骤进行操作:

a.在桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,

用图钉把白纸钉在方木板上;

b.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端检上两条细绳形成结点,细绳的另一端系着绳套;

c.如图甲,用两个弹簧测力计分别钩住绳套,

互成角度地拉橡皮条,使结点到达某一位置O,记录结点位置和两个弹賛测力计的示数、两根细绳的方向;

d.按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并以F1和F2为邻边作平行四边形,画出它们所夹的对角线。

e.只用一个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条, ;并按同一标度作出这个力F的图示;

f.比较和F的大小和方向,看它们是否相同,得出结论。

①把步骤e中的内容补充完整_____________。

②本实验中步骤c和e两次拉橡皮条的过程,主要体现了下列哪种科学方法__________。

A.理想实验法  B.等效替代法 C.控制变量法  D.建立物理模型法

③下列操作有利于减小实验误差的是_________ (填字母代号)。

A.实验前将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉,选择两个读数相同的测力计

B.拴在橡皮条上的两条细绳必须等长,并且要尽量长一些

C.弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行

D.用两弹賛测力计同时拉橡皮条时,两弹簧测力计的示数之差应尽可能大

E.在记录力的方向时,标记同一细绳方向的两点要远些

④图乙是该同学在白纸上根据实验数据用同一标度画出的图示,如果没有操作失误,图乙中的F与两力中,方向一定沿AO方向的是_________。

⑤若小明和小刚两位同学在家中想验证力的平行四边形定则,他们手中有一些弹性橡皮条(弹力满足胡克定律,劲度系数为k)。如图丙所示,他们将三根橡皮条的一端系在一起,另一端分别系上细线,仍保证橡皮条原长相同,测得原长L0=5.40cm。接下来把贴有白纸的木板放在水平桌面上,两人合作平行于纸面分别通过细线拉三根橡皮条至某一长度(在弹性限度内),保持状态不变;如图丁所示,记录此时结点位置和三个橡皮条另一端的位置,量出三个端点到结点O的距离分别为L1=9.20cm、L2=8.40cm、L3=7.50cm,请根据他们的实验过程和记录的数据作出验证力的平行四边形定则的图示,并说明是如何验证的。

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