第3节力的等效和替代.doc

《第3节力的等效和替代.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第3节力的等效和替代.doc（11页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、3.3力的等效和替代知识点及考查角度系统学习知识点 1：共点力知识解读：1影响力的作用效果的因素：力的大小、方向和作用点物理学中称之为力的三要素2共点力：如果几个力都作用在物体的同一点上，或者几个力的作用线相交于同一点，这几个力就称为共点力3作图：可以把力的作用点画到作用线的公共交点上典例解读考查角度 1：共点力概念例 1-1：举一反三1：关于共点力，下列说法中错误的是()A作用在一个物体上的两个力，如果它们大小相等、方向相反，则这两个力是共点力B作用在一个物体上的两个力，如果是一对平衡力，则这两个力是共点力C作用在一个物体上的几个力，如果它们的作用点在同一点上，则这几个力是共点力D作用在一个

2、物体上的几个力，如果它们的作用线交汇于同一点，则这几个力是共点力答案： A点拨：作用在同一物体上的大小相等、方向相反的两个力不一定在同一直线上，即不一定是共点力，A错误；根据二力平衡条件知，作用在同一物体上的两个平衡力一定是共点力， B 正确；由共点力的定义可知 C、 D均正确，故选 A。知识点 2：力的替代知识解读1等效替代：如果一个力的作用效果与另外几个力的共同作用效果相同，那么这个力与另外几个力等效或可以相互替代，这个力称为另外几个力的合力，另外几个力称为这个力的分力在物理学中通常从作用效果相同这一观点出发，根据具体情况进行力的替代，称为力的合成与分解2、力的作用效果：使物体发生形变或改

3、变物体的运动状态3、等效替代的条件：当几个不同的力共同作用在同一物体上产生的共同效果跟一个力单独作用时有相同的效果时，它们就可以是互相替代的科学思想： 等效替代 是科学研究中常用的方法之一，是在保证某种效果（特性和关系）相同的前提下，将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法。典例解读考查角度1：合力与分力等效关系的理解（易错点）【例 2-1 】举一反三： 2-1 知识点 3：寻找等效力知识解读1实验猜想若橡皮筋在两个互成角度的拉力F1、F2 的共同作用下与一个力F 单独作用下伸长的长度和方向相同，则 F1、F2与若记下F 的作用效果

4、相同，F1、 F2 与 F为等效力F1、 F2 及 F 的大小和方向，画出各个力的图示，就可研究F 与F1、 F2 的关系了2实验探究过程将一根橡皮筋的一端固定在木架上，另一端与两根细绳相连(1) 如图甲所示，分别在细绳下悬挂等量的钩码，使橡皮筋与细绳的结点伸长至点O，将画有间隔相等同心圆的纸片置于橡皮筋与细绳的后面，其圆心与点 O重合在纸的边缘记下两绳与纸边的交点C、 D，同时记录两绳上悬挂钩码的数量(2) 如图乙所示，直接用一个弹簧测力计去拉细绳，同样使结点伸长至点O，记下弹簧测力计的读数以及细绳与纸边的交点J.(3) 取下纸片，连接 OC、OD、 OJ，用力的图示法作出三个力 F1 、F

5、2 、F( 如图丙所示 ) (4) 改变钩码的数量，重复上述实验步骤3实验结论在力 F1 和 F2 的方向上各作线段 OA和 OB，根据选定的标度，使它们的长度分别表示力F1 和 F2 的大小( 图丙 ) 以 OA和 OB为邻边作平行四边形OAPB.量出这个平行四边形的对角线OP的长度，可以看出，根据同样的标度，在误差允许的范围内，合力F的大小和方向可以用对角线表示出来OP改变力 F1 和 F2 的大小和方向，重做上述实验，可以得到同样的结论考查角度：实验探究合力与分力的关系【例 3-1 】举一反三 3-1 ： (2012 · 高考浙江卷 ) 在“ 探究求合力的方法” 实验中，现有木

6、板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤(1) 为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如下表：弹力 (N)0.501 001 502002 503 00350F伸长量 x(10 2m)0.741 802 803724 605.586.42用作图法求得该弹簧的劲度系数k _N/m；(2) 某次实验中，弹簧秤的指针位置如图所示，其读数为_N；同时利用 (1) 中结果获得弹簧上的弹力值为2 50 N，请在图中画出这两个共点力的合力F 合；(3) 由图得到F合 _N.答案： (1) 如图所示54( 说明： ±2内都可 )(2)2 10( 说明：有效数字位数正确，

7、±0.02 内都可 )作图见解析(3)3 3( 说明： ±0.2内都可 )解析：（ 1) 描点作图见答案图象的斜率为弹簧的劲度系数3.5 0k 6.5 0× 102 N/m54 N/m.(2) 读数精确到0.1 N ，读数时要估读到0.01 N ，读为 2 10 N.选标度，合力的图示如图所示：(3) 经测量 F 合 3 3 N.综合应用 探究 培优拔尖典例解读培优解析：拔尖角度1：探究合力与分力关系实验注意事项1、正确使用弹簧测力计（ 1）使用弹簧测力计测力时，读数应尽量大些，但不能超出它的测量范围（ 2）使用前要检查指针是否指在零刻度线上，否则应校正零位（ 3

8、）被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致，拉动时弹簧及挂钩不可与外壳相碰以避免产生摩擦（ 4）读数时应正对、平视刻度2、规范实验操作（ 1）不要直接以橡皮筋端点为结点，可用一段细绳连两细绳套，以三绳交点为结点，应使结点小些，以便准确地记录结点 O的位置（ 2）在同一次实验中，使橡皮筋拉长时结点O的位置一定要相同（ 4）不要用老化的橡皮筋，检查方法是用一个弹簧测力计拉橡皮筋，要反复做几次，使橡皮筋拉到相同的长度看弹簧测力计读数有无变化（ 5）细绳套应适当长一些，便于确定力的方向不要直接沿细绳套的方向画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个点，去掉细绳套后，再将所标点与O点连一直线确定力的方向（ 6）在

9、同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些（ 7）实验中不要把两个分力之间的夹角 取得太大，但也不宜太小，以60° 120° 之间为宜【例 1】如图所示是寻找等效力的实验探究方案实验中，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位置O点，以下操作中正确的是()A同一次实验中，O点位置可以变动B在实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度C实验中，先把其中一个弹簧秤沿某方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条的结点拉到O点D实验中，把橡皮条的结点拉到O点，两弹簧秤之间的夹

10、角应取90° 不变，以便算出合力大小答案： B点拨：同一次实验中，为保证两分力的作用效果和合力的作用效果相同，O点位置不能变动，A 错误；实验中保持弹簧秤与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度，主要是为了减小实验误差，B正确；实验中不要求控制两分力的大小和方向，一般两分力的夹角为60° 左右时，实验误差较小，C、 D错误链接高考 1-1 ：(2014 · 佛山一中高一检测 ) 某同学做 “ 验证力的平行四边形定则 ” 的实验时，主要步骤是：A在桌面上放一块方木板，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

11、端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；C用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置 O，记下 O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；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，并用平行四边形定则求出合力 F；E只用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，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F上述步骤中：(1) 有重要遗漏的步骤的序号是_ 和 _；(2) 遗漏的内容分别是 _和 _解析：步骤 C 中忘记记录两细绳套的方向，步骤E 中应将结

12、点拉至 O点答案： (1)CE(2) 记录两细绳套的方向把结点拉至O点基础演练 ·提升训练 ·拓展巧练A 组：学业水平训练1下列现象或实验是力的等效的是()A同样一桶水可以一个人提，也可以两个人共同提B总电阻 R与 R1、 R2 在电路中起的效果相同C一头大象的总质量与无数石块的共同质量相同D将橡皮筋一端固定在点，用互成角度的两个力1 与2共同作用，将橡皮筋的另一端拉到O点；MFF如果我们只用一个力，也可以将橡皮筋的一端仍然拉到O点答案： AD点拨：效果相同是指完成了同样的任务，但可能有几种不同“方式 ” ，这几种 “方式 ” 在效果上是等同的这几个事件都是等效的，选项B、

13、 C 不属于力的等效2两个力 F1 和 F2 的合力为 F, 则下列说法中正确的是 ()A F1、 F2 和 F 是同时作用在物体上的三个力B F1、 F2 和 F 不一定是同种性质的力C F的作用效果与 F1、 F2 同时作用在物体上的共同效果相同D F1 和 F2 可能是作用在两个不同物体上的力答案： BC点拨：合力的作用效果与分力的共同作用效果是相同的，合力与分力可以等效替代，不是同时作用在物体上各分力F1 和F2 性质不一定相同，故又和合力F 性质不同3一个力 F 的分力为F1A F是物体实际受到的力和 F2，那么下列说法中错误的是()BF1和F2 不是物体实际受到的力C物体同时受到F

14、 和F1、F2 三个力的作用DF1和F2 共同作用的效果与F 作用的效果相同答案： C点拨：合力与分力是按效果来替代，而不是同时作用在物体上，C 错4在 “ 寻找等效力 ” 的实验中所说的合力与两个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到某一长度答案： D点拨：合力与分力具有相同的效果应使橡皮条发生相同的形变，考虑到弹力的矢量性，则相同的效果应使橡皮条拉伸的长度和形变的方向完全相同，故选D 项5两个大小和方向都确定的共点力，其合力的()A大小和方向都确定B大小确定，方向不确定C大小不确定，

15、方向确定D大小和方向都不确定答案： A点拨：两个力的大小和方向都确定后，其平行四边形对角线的大小和方向也就确定了，故选6 “寻找等效力 ” 的实验中，下列哪些方法不可以减小实验误差()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A.C拉橡皮条的细绳要稍长一些D描点作图时的铅笔尖一些，并使图尽量大些答案： A点拨：作图时比例大些，使弹簧测力计的示数大些，可以减小相对误差；使拉橡皮条的细绳长些，可使记录绳的方向时，确定的点与结点O距离大些，减小连线时的相对误差；使铅笔尖一些，作图大一些，可使作图产生的误差减小，因此B、 C、 D 选项所说的要求都能起到减小实验

16、误差的作用在实验中，两个分力 F1 、F2 的夹角 太大，用平行四边形作图得到的合力F 的误差较大，所以在实验中不要把角取得太大7在做 “ 探究求合力的方法” 的实验中，只有一个弹簧测力计也可以完成这个实验，下面用单个弹簧测力计完成实验的说法中，正确的是()A把两条细线中的一条与弹簧测力计连接，然后同时拉动这两条细线，使橡皮条的一端伸长到O点，读出测力计的示数F1O点，B把两条细线中的一条与弹簧测力计连接，然后同时拉动这两条细线，使橡皮条的一端伸长到读出弹簧测力计的示数 F1；放回橡皮条，再将弹簧测力计连接到另一根细线上，再同时拉这两条细线，使橡皮条再伸长到O点，读出测力计的示数 F2C用弹簧

17、测力计连接一条细线拉橡皮条，使它的一端伸长到O点，读出 F1；再换另一条细线与弹簧测力计连接拉橡皮条，使它的一端仍然伸长到O点，读出 F2D把两条细线中的一条细线与弹簧测力计连接，然后同时拉这两条细线，使橡皮条的一端伸长到O点，记下两细线的方向及测力计的示数F1；放回橡皮条后，将弹簧测力计连接到另一条细线上，再同时拉这两条细线，使橡皮条一端伸长到 O点，并使两条细线位于记录下来的方向上，读出弹簧测力计的读数为 F2答案： D点拨：本实验是用橡皮条的伸长来显示力的作用效果，相同的作用效果应该是使橡皮条沿相同的方向伸长相同的长度用一只弹簧测力计实验，与用两只弹簧测力计完成该实验的基本步骤相同，但必

18、须保证效果相同，同时能完整地作出平行四边形进行比较综上所述，正确答案为D.8如图所示， A、 B 分别为甲、乙两位同学在做本实验时得到的结果，可以断定其中_同学的实验结果比较符合实验事实，理由是_ 答案： A见解析解析：弹力F应该与橡皮筋的伸长方向一致B 组：高考水平训练9、有同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮 A 和 B，将绳子打一个结点O，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力TOA、TOB和 TOC，则在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是()A标记结点O的位置，并记录OA、 OB、 OC三段绳子的方向B

19、量出 OA、 OB、 OC三段绳子的长度C用量角器量出三段绳子之间的夹角D用天平测出钩码的质量答案： A点拨：此实验中钩码的个数代表力的大小，根据该实验的原理，通过作力的图示将力的等效关系进行对比，因此实验中必须记录结点位置和各力的方向，选项 A 正确，故选 A. 此题通过钩码的个数代替弹簧测力计的读数，但实验原理相同，实验步骤相仿，只有加强对原理的理解和步骤的熟练操作才能灵活设计并完成实验.10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5N、最小刻度为 0.1N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，如图甲所示

20、(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 ( 如图乙所示 ) 上按力的图示法的要求画出这两个力及它们的合力答案： (1)2.54.0(2) 如图所示图 D20解析：测力计的读数要按题目要求读，注意有效数字的位数本题考查弹簧测力计的读数及用力的图示法求合力从图中知，弹簧测力计最小刻度为 0.1 N，因此竖直向下的弹簧测力计读数为 2.5 N，水平向右的弹簧测力计读数为 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

21、的合力11如图所示甲为“ 探究求合力的方法(1) 下列说法中正确的有()” 的实验装置A在测量同一组数据F1、F2 和合力 F 的过程中，橡皮条结点O的位置不能变化B弹簧测力计拉细线时，拉力方向必须竖直向下C F1、 F2 的大小都不能超过弹簧测力计的量程D为减小测量误差，F1、 F2 方向的夹角应为90°(2) 弹簧测力计的指针如图乙所示，由图可知拉力的大小为_N.甲乙答案： (1)AC(2)4.00解析： (1) 在测量同一组数据的过程中，橡皮条结点O的位置不能变化，如果变化，即受力变化，A选项正确；由于弹簧测力计是通过定滑轮拉结点O，定滑轮只改变力的方向不改变力的大小，所以弹簧

22、测力计拉线的方向不一定要沿竖直方向，B 选项错误；弹簧测力计的使用，不能超过其量程，C选项正确；两个拉力的方向合适即可，不宜太大，也不宜太小，但不一定为90° ， D选项错误12.(2013 · 梅州高一检测 ) 在 “ 探究求合力的方法”实验中，橡皮条的一端固定于P 点，如图甲所示(1)用、B两弹簧测力计将橡皮条的另一端拉至O点，记录两分力的_和A_，此时弹簧测力计A 的示数为 _N( 只需读到 0.1N)接下来，为了测出这两个分力的合力，用一只弹簧测力计沿方向拉伸橡皮条，使橡皮条的长度_ ( 选填 “ 大于 ”“ 等POPO于” 或 “ 小于 ”)，记录下该力的大小和方

23、向(2) 图乙为另一同学根据自己的实验数据画出的两个分力F1、 F2 的图示，请在图中作出这两个分力的合力 F 合( 保留作图痕迹 ) ，并在图中空格处填写F 合的大小力计答案： (1) 大小方向2 5等于(2) 见解析解析： (1) 用 A、 B 两弹簧测力计拉橡皮条的另一端至O点，应该记录两分力的大小和方向弹簧测A 的示数为 FA 2 5N，该实验的原理是合力与其两分力的作用效果相同，即需使橡皮条的形变大小与方向均相同，因此用一只弹簧测力计拉橡皮条时，应沿PO方向且使橡皮条的长度等于PO.(2)压轴题某同学在家中尝试探究合力与分力的关系，他找到三条相同的橡皮筋 ( 遵循胡克定律 ) 和若干

24、小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、 B 上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为O，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物(1) 为完成该实验，下述操作中必需的是_A测量细绳的长度B测量橡皮筋的原长C测量悬挂重物后橡皮筋的长度D记录悬挂重物后结点O的位置(2) 钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是_ 答案： (1)BCD(2) 更换不同的小重物解析：运用等效思想来验证平行四边形定则，即要验证以两力为平行四边形的邻边，作平行四边形，其对角线是否和合力相符本小题中结点受三个力，其中两个力的合力与第三个力等大反向，故先测出各力的大小和方向，然后作出各力的图示，以两边为邻边作平行四边形，如果在实验误差范围内平行四边形的对角线与第三个力等大反向，即可验证为测量各力的大小故需要记录橡皮筋原长、悬挂重物后的长度以及记录悬挂重物后 O点位置最后可以通过更换小重物来改变各力的大小