力的现象实验装置

㈠ 如图所示为电磁学中重要的实验装置图：（1）研究通电导体在磁场中受到力的作用的是______图所示的实验装

（1）研究通电导体在磁场中受到力的作用的实验，也就是电动机原理实验，即是B图所示的实验装置；
（2）研究电流的磁效应的是奥斯特实验，即是A图所示的实验装；
（3）由于电磁感应现象中能产生电流，故该装置不需要电源，故研究电磁感应现象的是C图所示的实验装置；
（4）电动机是根据通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的，故B实验装置；
故答案为：（1）B；（2）A；（3）C；（4）B．

㈡ “探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示． （1）打点计时器是一种计时仪器，其电源频率为50H

（1）打点计时器是一种计时仪器，其电源频率为50Hz，常用的电磁式打点计时器和电火花计时器，使用的都是 交流电，它们是每隔T= 1 f =0.02s打一个点． （2）A、实验前要平衡摩擦力，每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力，故A错误； B、实验时应先接通电源，然后再释放小车，故B错误； C、在砝码及砝码盘B的质量远小于小车A的质量时，小车受到的拉力近似等于砝码及砝码盘受到的重力，故C错误； D、应用图象法处理加速度与质量关系实验数据时，为了直观，应作a- 1 m A 图象，故D正确； 故选D． （3）计数点间的时间间隔t=0.02×5=0.1s，纸带（小车）做匀变速运动，由△x=at 2 可知，纸带加速度 a= a 1 + a 2 2 = s 3 - s 1 + s 4 - s 2 4 t 2 = 0.0830m-0.0706m+0.0892m-0.0768m 4×(0.1s ) 2 ≈0.62m/s 2 ． （4）将长木板右端适当垫高，其目的是平衡摩擦力；把长木板的右端垫得过高，使得倾角过大，小车所受重力平行于木板的分力大于小车受到的摩擦力，小车受到的合力大于细线的拉力，在小车不受力时，小车已经具有一定的加速度，a-F图象不过原点，在a轴上有截距，因此他绘出的a-F关系图象是C． 故答案为：（1）交流电；0.02；（2）D；（3）0.62；（4）平衡摩擦力；C．

㈢ 如图1为用拉力传感器和速度传感器探究“加速度与物体受力的关系”实验装置．用拉力传感器记录小车受到拉

（1）根据平衡状态的特点可知道当小车做匀速直线运动时，说明摩擦力已经被平衡． （2）根据匀变速直线运动的位移与速度公式：v 2 - v 20 =2as可以求出：a= v 2B -v 2A 2L ， 带入数据解得：a=2.44m/s 2 ． （3）根据表中数据，得出图象如图所示：
v	2B

-v 2A 2L ，
（3）如图
（4）没有完全平衡摩擦力或拉力传感器读数偏大

㈣ 探究“加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示，实验时以小车的加速度a为纵坐标，细线的拉力F（即

（1）实验复中认为砝码制和砝码盘的总重力G，为小车所受的合外力，故在实验时将木板一端垫高为的是平衡摩擦力；
（2）根据牛顿第二定律：F=ma，得：

a

F

＝

1

m

，故图象的斜率为小车质量的倒数；
（3）（3）另一位同学将本实验做了改动：每次实验时将小车上的砝码拿下放到砝码盘上，其他操作都与上面一样．
根据牛顿第二定律得：小车的加速度等于a＝

mg

M+m

，即小车的加速度等于砝码和砝码盘的重力与砝码、砝码盘和小车总质量的比值，而
砝码、砝码盘和小车总质量不变．那么他画出的a-F图象是一条过坐标原点的直线．
（4）利用纸带计算小车的加速度时，测量点与点之间的距离时存在误差；
故答案为：（1）平衡阻力；（2）小车质量的倒数，小车质量不再远大于悬挂物总质量；（3）是；（4）测量误差

㈤ 力的作用效果及示例

导语： 物体间的相互作用叫力。力有三个要素，即力的大小、方向和作用点。 下面是我为您 整理的关于力的作用效果及其示例答案，以供大家参考和学习，祝同学们学习愉快!

1. 力可以改变物体的运动状态

(1)物体运动状态的改变分为三种情况：

一是物体运动方向不变速度大小发生改变，如物体从快到慢、从慢到快、从静止到运动和从运动到静止都是速度大小在改变;

二是物体运动的速度大小不变，运动方向发生改变，如左转弯、右转弯等都是说明其运动方向在改变;三是物体运动速度大小和运动方向同时发生了改变。

(2)力可以改变物体运动状态并不是说物体只要受力，其运动状态就一定要改变，“可以”不是“一定”。如放在水平面上的物理课本，受到重力和支持力的作用处于静止状态。

2. 力可以改变物体的形状

用手拉弹簧使弹簧变长了;揉面时，面团形状不断变化;刀片能划破纸; 射箭 时，拉弯了的弓等等都表明力可以使物体的形状发生改变。

3. 说明：
(1)一个物体只要发生了运动状态的改变或形状的改变，这个物体就一定受到力的作用;

(2)一个物体若受到了力(合力不为0)的作用，则物体要么改变了形状，要么改变了运动状态，要么两者都发生了改变。要根据题意判断是哪一种情况，不能盲目地下结论.

控制变量法研究力的作用效果：

在探究力的作用效果与哪些因素有关时就用到了控制变量法。

例1： 如图所示，使一薄钢条的下端固定，现分别用不同的力去推它，使其发生(1)、(2)、(3)、(4)各图所示的形变，如果F1=F3=F4>F2，那么能说明力的作用效果跟力的作用点有关的是( )

A.图(1)和(2)

B.图(1)和(3)

C.图(1)和(4)

D.图(2)和(3)

解析：力的作用效果跟力的大小、方向、作用点有关。当力的方向和作用点相同时，力的作用效果跟力的大小有关，见图(1)和(2);当力的大小和力的作用点相同时，力的作用效果跟力的方向有关，见图(1) 和(3);当力的大小和方向相同时，力的作用效果跟力的作用点有关，见图(1)和(4)，因此本题选C。

答案：C

例2： 为了探究力能否使物体发生形变，小林把玻璃瓶装满水，然后用带有细玻璃管的橡胶塞塞紧瓶口，组装好的实验装置如图所示。其中，细玻璃管上有刻度，便于观察细玻璃管内水面的变化。小林用力挤压玻璃瓶壁，发现细玻璃管内水面上升了。于是他得出结论：细玻璃管内水面上升，表明是由于手挤压玻璃瓶壁时，瓶内水的温度升高所致，因此不能说明力使玻璃瓶发生了形变。要求只利用如图所示的装置，通过实验证明力能使玻璃瓶发生形变。请你写出主要实验步骤和相应的实验现象。

解析：用力挤压玻璃瓶壁，可以看到细玻璃管内的水面上升，水面上升的高度记为h1，松手后细玻璃管内的水面迅速回到原位置。再用较小的力挤压玻璃瓶壁，可以看到细玻璃管内的水面也上升，水面上升的高度记为h2，且h2小于h1。这说明力的作用使玻璃瓶发生了形变。

㈥ 如下图所示是研究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关系的实验装置．比较①③两步的操作现象，可以得出滑动摩

（1）①③实验，压力大小不变，改变接触面的粗糙程度，滑动摩擦力大小不同，所以两个实验得到滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关．
（2）①②实验，接触面粗糙程度不变，改变压力大小，滑动摩擦力大小不同，所以两个实验得到滑动摩擦力大小与压力大小有关．
木块进行匀速直线运动时，木块水平方向上受到拉力和滑动摩擦力作用，两个是平衡力，所以大小相等．
故答案为：接触面的粗糙程度；压力；匀速直线；木块做匀速直线运动时受到平衡力，摩擦力和拉力大小才相等．

㈦ 在探究“二力平衡的条件”的实验中，某同学采用的实验装置如图甲：（1）当物体处于静止状态或______状态

（1）物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，物体受到平衡力的作用．
（2）小宇再内把右盘中的砝码换成一个较重的容砝码时，发现木块仍然处于静止状态，木块还受平衡力的作用，木块有向右运动的趋势，木块和桌面之间产生了向左的摩擦力的作用，向左的拉力和摩擦力与向右的拉力是平衡力．
要避免这种现象要减小木块与桌面之间的摩擦力的作用，用小车代替木块，用光滑的水平面代替桌面等．
（3）定滑轮能改变力的方向但不改变力的大小，所以此时弹簧测力计的示数就等于下面挂的一个重物的重力10N；
因小车处于平衡状态，即小车受到平衡力的作用：小车的重力和水平面的支持力、左右两边分别对小车的拉力为10N．因平衡力作用在同一物体上，大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，所以，其合力分别都是0N．
故答案为：
（1）匀速直线运动；
（2）木块受到向左的摩擦力；平衡；将木块换成小车，减小与桌面之间的摩擦力．
（3）10；0．

㈧ 某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”．弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物

（1）由图示可知，弹簧测力计分度值为0.2N，其示数为3.6N．
（2）A、弹簧测力计是测出力的版大小，所以权要准确必须在测之前校零，故A项需要；
B、该实验中不一定需要OB水平，故B项不需要；
C、弹簧测力计A和B的示数分别为两细线的力的大小，同时画出细线的方向即为力的方向．虽悬挂重物的细线方向确定，但大小却不知，所以要测重物重力，故C项需要；
D、拉线方向必须与木板平面平行，这样才确保力的大小准确性，故D项需要；
E、该实验中，改变拉力时，只要物体处于平衡状态，两弹簧拉力的合力与M的重力等大反向，因此O点不用每次静止在同一位置，故E不需要；
F、该实验中AO与OB的夹角大小不会影响实验结果，故F不需要．
故选：ACD．
（3）当弹簧测力计A超出其量程，则说明弹簧测力计B与重物这两根细线的力的合力已偏大．又由于挂重物的细线力的方向已确定，所以要么减小重物的重量，要么改变测力计B拉细线的方向，或改变弹簧测力计B拉力的大小，从而使测力计A不超出量程．
故答案为：（1）3.6；（2）ACD；（3）改变弹簧测力计B拉力的大小，减小重物M的质量．

㈨ 力的合成与分解实验步骤

实验目的
验证共点力的合成定则。
实验原理
共点力的合成与分解符合力的平行四边形定则。
实验器材
朗威DISLab、计算机、DISLab力的合成分解实验器、钩码（5.76N）、小细绳等（见图4-1）。

图4-1 DISLab力的合成分解实验器
实验装置图
见图4-2。

图4-2 实验装置
实验过程与数据分析
1．将两只力传感器分别接入数据采集器，将DISLab力的合成分解实验器通过十字转接器固定在铁架台上；
2．按照图4-2将两力传感器固定在DISLab力的合成分解实验器的挂臂上，力传感器测钩指向实验器力矩盘的圆心，且与力矩盘中心垂线呈45°夹角，两力传感器测钩延长线相互垂直；
3．将两条细绳拴在测钩上，细绳的另一端在力矩盘的圆心处打结拴在一起；
4．观察软件中两个力传感器窗口，点击“调零”，使传感器窗口示数为0；
5．在细绳的打结处向下方引出另一细绳，并挂上钩码；
6．调整实验器的力矩盘，使挂钩码的细线与力矩盘下方的0°重合；
7．打开“计算表格”，定义变量“g”为常量5.76，定义变量“q”代表角度值，使用“点击记录”，记录所测数据；
8．顺时针转动力矩盘，在转动角度分别为10°、20°、30°、45°时，依次记录所测数据并输入对应的角度值；
9．点击“公式”，考虑到角度与弧度的换算关系，输入自由表达式“F5＝g*Cos（（45-q）*pi/180）”，表示“F1的理论值”；输入自由表达式“F6＝g*Sin（（45-q）*pi/180）”，表示“F2的理论值”；
10．比较实测值与理论值，发现二者接近（见图4-3），验证了力的合成定则。

图4-3 力的合成实验结果
建议：
1．在表格中输入实测值与理论值的相对误差计算公式，观察计算结果。
2．可以接入第三只力传感器替代钩码的重力，重新做上述实验。
3．调整力传感器在DISLab力的合成分解实验器挂臂上固定方向，用实验器附带的滚轴替换测钩，使用配套的标准木块，即可进行力的分解实验（图4-4）。

㈩ “探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示．（1）在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出

（1）由△x=aT²，有：
a=

x23?x12

T2

=

(3.68?3.52)×10?2

0．12

=0.16m/s²
（2）①根据表中数据，在表格中作出画出a-F图象如图所示专．12；
由题意可知，5个相同的砝码的质量为0.25kg，砝码盘质量m₀=0.05kg；
因此小车的质量M=0.5-0.25-0.05=0.2kg；
故答案为：
（1）0.16；
（2）①a-F图象如上；②0.2．