| 探究两个互成角度的力的合成规律 题目答案及解析

稿件来源:高途

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必修1

第三章 相互作用

3.4 力的合成

探究两个互成角度的力的合成规律

在下面实验中:

某学习小组用如图$1$所示的装置测量弹簧的劲度系数$k$,将弹簧平放在桌面上测量其原长,然后竖直悬挂在铁架台上,逐个挂上相同的钩码,测出相应的弹簧总长,画出弹簧弹力$F$随弹簧形变量$x$之间的关系图像,如图$2$所示;

①图像不过原点的原因是                 

$\rm A$.弹簧伸长量超过弹性限度

$\rm B$.弹簧自身重力的影响

$\rm C$.刻度尺没有完全竖直

②由图可知弹簧的劲度系数为                 $\;\rm N/m$

[["$\\rm B$","$200$"]]

根据胡克定律有$F+mg=kx$

可得$F=kx − mg$

可知图像不过原点的原因是弹簧自身重力的影响;

故选:$\rm B$

弹簧的劲度系数为$k=\dfrac{\Delta F}{\Delta x}=\dfrac{7}{(4-0.5) \times 10^{- 2}}{\;\rm N/m}=200{\;\rm N/m}$

该小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验时发现橡皮条已经老化,于是用弹簧$AA'$替代,如图$3$所示。

①用两只弹簧测力计通过细绳将结点拉到某一位置,标记为$P$点,在两细绳下方分别记$P_{1}$$P_{2}$两点,并记录两弹簧测力计的读数$F_{1}$$F_{2}$;然后用一只弹簧测力计将结点拉至                ,在细绳下方标记$P_{3}$点,并记录弹簧测力计的读数$F$

②如图$4$所示,在图中已作出力$F_{1}$$F_{2}$,请画出$F_{1}$$F_{2}$的合力理论值$F'$的图示                

③如果只有一只弹簧测力计,其他实验器材不变,能否完成此实验?如果不能完成,请说明理由;如果能完成,请说明应如何操作                

[["

$P$点;见解析;能,见解析

"]]

为使两分力的作用效果与合力的作用效果相同,用一只弹簧测力计将结点拉至$P$点。

$F_{1}$$F_{2}$的合力理论值$F'$的图示如图所示:

能完成,具体操作为:用弹簧测力计拉$OB$,用手拉$OC$,记下结点的位置$P$及弹簧测力计的示数$F_{1}$,记下$OB$$OC$的方向;再用测力计拉$OC$,用手拉$OB$$OB$$OC$绳仍沿原来的方向,且结点拉至位置$P$,记下弹簧测力计的示数$F_{2}$;最后用弹簧测力计将结点拉至位置$P$,记下弹簧测力计的示数$F_{3}$和细绳的方向,即可验证。

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