登录
10. 在探究“同时作用在一个物体上,沿同一直线、方向相同的两个力的合成”的实验过程中,部分情景如图8-4-6所示,下列说法错误的是(
A.实验中,前后两次同一根橡皮筋伸长的长度相同,这是采用控制变量法
B.根据实验现象可以发现两个力的合力方向与任何一个力方向相同
C.实验中可以发现此情景下两个力的合力大小大于任何一个力
D.如果将$F_{1}$、$F_{2}$同时作用在橡皮筋上,而$F$作用在弹性绳上,则无法完成实验探究
A
)。A.实验中,前后两次同一根橡皮筋伸长的长度相同,这是采用控制变量法
B.根据实验现象可以发现两个力的合力方向与任何一个力方向相同
C.实验中可以发现此情景下两个力的合力大小大于任何一个力
D.如果将$F_{1}$、$F_{2}$同时作用在橡皮筋上,而$F$作用在弹性绳上,则无法完成实验探究
答案
10. A 【解析】实验中采用了等效替代法,选项A说法错误;同一直线上方向相同的两个力的合力,合力方向与任何一个力方向相同,选项B正确;由实验中可以发现此情景下两个力的合力大小大于任何一个力,选项C正确;橡皮筋和弹性绳是不同的弹性物体,伸长到相同长度时所用力的大小一般是不同的,选项D正确。
解析
【分析】
首先明确该实验的核心方法：探究同一直线、方向相同的两个力的合成时，通过让一根橡皮筋两次伸长相同长度，使一个力的作用效果与两个力的共同作用效果相同，这是等效替代法。接下来逐一分析选项：
1. 分析选项A：判断实验所用方法是否为控制变量法；
2. 分析选项B：根据同一直线同方向二力合力的方向特点判断；
3. 分析选项C：根据同一直线同方向二力合力的大小规律判断；
4. 分析选项D：考虑不同弹性物体的特性，判断能否保证作用效果相同。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：实验中前后两次让同一根橡皮筋伸长长度相同，是为了保证两次力的作用效果相同，采用的是等效替代法，并非控制变量法，该选项说法错误。
选项B：同一直线上、方向相同的两个力的合力，其方向与两个分力的方向一致，该选项说法正确。
选项C：同一直线上、方向相同的两个力的合力大小等于两个分力大小之和，因此合力大小大于任何一个分力，该选项说法正确。
选项D：橡皮筋和弹性绳是不同的弹性物体，它们的弹性特性不同，伸长到相同长度时所需的力一般不同，无法保证作用效果相同，因此无法完成实验探究，该选项说法正确。
综上，说法错误的是选项A。
【答案】
A
【知识点】
二力合成（同一直线同方向）、等效替代法
【点评】
本题考查同一直线同方向二力合成的实验原理与方法，需准确区分等效替代法和控制变量法，理解合力与分力的大小、方向关系，同时注意实验中保证作用效果相同的前提条件。
【难度系数】
0.6
首先明确该实验的核心方法：探究同一直线、方向相同的两个力的合成时，通过让一根橡皮筋两次伸长相同长度，使一个力的作用效果与两个力的共同作用效果相同，这是等效替代法。接下来逐一分析选项：
1. 分析选项A：判断实验所用方法是否为控制变量法；
2. 分析选项B：根据同一直线同方向二力合力的方向特点判断；
3. 分析选项C：根据同一直线同方向二力合力的大小规律判断；
4. 分析选项D：考虑不同弹性物体的特性，判断能否保证作用效果相同。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：实验中前后两次让同一根橡皮筋伸长长度相同，是为了保证两次力的作用效果相同，采用的是等效替代法，并非控制变量法，该选项说法错误。
选项B：同一直线上、方向相同的两个力的合力，其方向与两个分力的方向一致，该选项说法正确。
选项C：同一直线上、方向相同的两个力的合力大小等于两个分力大小之和，因此合力大小大于任何一个分力，该选项说法正确。
选项D：橡皮筋和弹性绳是不同的弹性物体，它们的弹性特性不同，伸长到相同长度时所需的力一般不同，无法保证作用效果相同，因此无法完成实验探究，该选项说法正确。
综上，说法错误的是选项A。
【答案】
A
【知识点】
二力合成（同一直线同方向）、等效替代法
【点评】
本题考查同一直线同方向二力合成的实验原理与方法，需准确区分等效替代法和控制变量法，理解合力与分力的大小、方向关系，同时注意实验中保证作用效果相同的前提条件。
【难度系数】
0.6
11. 如图8-4-7甲所示,重为5 N的正方体铁块,被大小为20 N的水平吸引力吸附在足够大的竖直磁性平板上匀速下滑,这时铁块在水平方向上受到的合力大小为
0
N;若对铁块施加一个竖直向上的拉力$F_{拉}$,如图8-4-7乙所示,使该铁块匀速竖直向上运动,则$F_{拉}=$10
N。答案
11. 0 10 【解析】题图甲中,铁块匀速下滑,在水平方向上,受到的合力大小为0。铁块匀速下滑时,竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力,此时摩擦力和重力属于一对平衡力,所以摩擦力等于重力,即摩擦力为5 N;对铁块施加一个竖直向上的拉力$F_{拉}$,该铁块匀速竖直向上运动,竖直方向上受到竖直向下的重力、竖直向下的摩擦力和竖直向上的拉力,拉力的大小等于重力和摩擦力的大小之和,无论铁块向上运动还是向下运动,铁块受到的摩擦力均为滑动摩擦力,由于压力大小以及接触面的粗糙程度不变,所以摩擦力大小不变,即铁块匀速竖直向上运动时所受摩擦力为5 N,拉力大小为$F_{拉}=G+f=5\ \mathrm{N}+5\ \mathrm{N}=10\ \mathrm{N}$。
解析
【分析】
首先分析水平方向的合力：铁块在水平方向受到磁性平板的吸引力和支持力，由于铁块匀速下滑处于平衡状态，水平方向的两个力是平衡力，合力为0。
接着分析竖直方向的拉力：甲图中铁块匀速下滑，竖直方向重力和滑动摩擦力是平衡力，可得滑动摩擦力大小等于重力为5N；乙图中铁块匀速向上运动，滑动摩擦力的大小只与压力和接触面粗糙程度有关，这两个因素不变，所以摩擦力仍为5N，此时竖直方向向上的拉力需要平衡向下的重力和向下的摩擦力，因此拉力大小为重力与摩擦力之和。
【解析】
1. 水平方向合力分析：题图甲中，铁块匀速下滑，处于平衡状态，在水平方向上受到水平吸引力和竖直磁性平板的支持力，这两个力是一对平衡力，大小相等、方向相反，因此水平方向上受到的合力大小为0 N。
2. 甲图竖直方向受力分析：铁块匀速下滑时，竖直方向受到竖直向下的重力$G=5\ \mathrm{N}$和竖直向上的滑动摩擦力$f$，二力平衡，所以$f=G=5\ \mathrm{N}$。
3. 乙图拉力计算：铁块匀速竖直向上运动时，由于压力大小和接触面的粗糙程度均不变，滑动摩擦力大小不变，仍为$5\ \mathrm{N}$，此时竖直方向受到竖直向上的拉力$F_{拉}$、竖直向下的重力$G$和竖直向下的滑动摩擦力$f$，根据二力平衡的条件，$F_{拉}=G+f=5\ \mathrm{N}+5\ \mathrm{N}=10\ \mathrm{N}$。
【答案】
0；10
【知识点】
二力平衡的应用，滑动摩擦力的影响因素，合力计算
【点评】
本题考查了平衡状态下合力的判断以及滑动摩擦力的相关知识，关键是明确滑动摩擦力的大小与压力和接触面粗糙程度有关，与运动方向无关，需准确分析物体在不同运动状态下的受力情况。
【难度系数】
0.6
首先分析水平方向的合力：铁块在水平方向受到磁性平板的吸引力和支持力，由于铁块匀速下滑处于平衡状态，水平方向的两个力是平衡力，合力为0。
接着分析竖直方向的拉力：甲图中铁块匀速下滑，竖直方向重力和滑动摩擦力是平衡力，可得滑动摩擦力大小等于重力为5N；乙图中铁块匀速向上运动，滑动摩擦力的大小只与压力和接触面粗糙程度有关，这两个因素不变，所以摩擦力仍为5N，此时竖直方向向上的拉力需要平衡向下的重力和向下的摩擦力，因此拉力大小为重力与摩擦力之和。
【解析】
1. 水平方向合力分析：题图甲中，铁块匀速下滑，处于平衡状态，在水平方向上受到水平吸引力和竖直磁性平板的支持力，这两个力是一对平衡力，大小相等、方向相反，因此水平方向上受到的合力大小为0 N。
2. 甲图竖直方向受力分析：铁块匀速下滑时，竖直方向受到竖直向下的重力$G=5\ \mathrm{N}$和竖直向上的滑动摩擦力$f$，二力平衡，所以$f=G=5\ \mathrm{N}$。
3. 乙图拉力计算：铁块匀速竖直向上运动时，由于压力大小和接触面的粗糙程度均不变，滑动摩擦力大小不变，仍为$5\ \mathrm{N}$，此时竖直方向受到竖直向上的拉力$F_{拉}$、竖直向下的重力$G$和竖直向下的滑动摩擦力$f$，根据二力平衡的条件，$F_{拉}=G+f=5\ \mathrm{N}+5\ \mathrm{N}=10\ \mathrm{N}$。
【答案】
0；10
【知识点】
二力平衡的应用，滑动摩擦力的影响因素，合力计算
【点评】
本题考查了平衡状态下合力的判断以及滑动摩擦力的相关知识，关键是明确滑动摩擦力的大小与压力和接触面粗糙程度有关，与运动方向无关，需准确分析物体在不同运动状态下的受力情况。
【难度系数】
0.6
12. 小明在光滑的水平板上探究同一直线上二力合成的规律。图8-4-8甲为探究过程的俯视图,实验时首先将弹簧的B端固定,再用两个弹簧测力计沿相同方向拉A端,使A端到达某一点O并记录下该点的位置。
(1)实验中用一个弹簧测力计拉弹簧时,仍要将弹簧A端拉伸到O点再读数,这样做的目的是使
(2)通过该实验可知,$F$与$F_{1}$、$F_{2}$的大小关系是
(3)小凤做实验时,用第一个弹簧测力计钩住弹簧的A端,第二个弹簧测力计钩住第一个测力计的挂环,如图8-4-8乙所示,拉动第二个弹簧测力计,使A端到达某一点$O'$并记录下该点的位置,然后在表格中记录下两个拉力$F_{1}'$、$F_{2}'$的大小与方向,再用一个弹簧测力计拉弹簧A端,仍将A端拉伸到$O'$点,记录下此时拉力$F'$的大小与方向。根据你的推断,$F'=$
(1)实验中用一个弹簧测力计拉弹簧时,仍要将弹簧A端拉伸到O点再读数,这样做的目的是使
F
的作用效果与$F_{1}$和$F_{2}$共同作用的效果相同,这里利用的科学方法是等效替代法
。(2)通过该实验可知,$F$与$F_{1}$、$F_{2}$的大小关系是
$F=F_{1}+F_{2}$
(用字母表示)。(3)小凤做实验时,用第一个弹簧测力计钩住弹簧的A端,第二个弹簧测力计钩住第一个测力计的挂环,如图8-4-8乙所示,拉动第二个弹簧测力计,使A端到达某一点$O'$并记录下该点的位置,然后在表格中记录下两个拉力$F_{1}'$、$F_{2}'$的大小与方向,再用一个弹簧测力计拉弹簧A端,仍将A端拉伸到$O'$点,记录下此时拉力$F'$的大小与方向。根据你的推断,$F'=$
1.2
N。答案
12. (1)$F$ 等效替代法 (2)$F=F_{1}+F_{2}$ (3)1.2
解析
【分析】
1. 第(1)问：实验的核心是让单个力与两个力的作用效果相同，才能用单个力替代两个力的合力。将弹簧A端拉到O点，是为了保证弹簧的形变效果一致，这种用效果相同的量替代的方法是等效替代法。
2. 第(2)问：观察甲图中的力的数值，通过计算可以发现单个力的大小等于两个分力的大小之和，由此总结同一直线上同方向二力合成的规律。
3. 第(3)问：乙图中，第二个弹簧测力计的拉力是作用在第一个测力计上，并非直接作用在弹簧上，实际使弹簧产生形变的力只有第一个测力计的拉力，因此单个力的大小等于这个直接作用的拉力大小。
【解析】
(1) 实验中用一个弹簧测力计拉弹簧时将A端拉伸到O点，目的是使单个拉力$F$的作用效果与$F_{1}$和$F_{2}$共同作用的效果相同，这种用效果相同的量替代多个量作用的科学方法是等效替代法。
(2) 由甲图数据可知：$F_{1}=1\ \mathrm{N}$，$F_{2}=1.2\ \mathrm{N}$，$F=2.2\ \mathrm{N}$，满足$1\ \mathrm{N}+1.2\ \mathrm{N}=2.2\ \mathrm{N}$，因此同一直线上同方向二力合成的大小关系为$\boldsymbol{F=F_{1}+F_{2}}$。
(3) 乙图中，$F_{2}'$是作用在第一个弹簧测力计上的内力，并未直接拉弹簧，实际使弹簧形变的力是$F_{1}'=1.2\ \mathrm{N}$，所以用一个弹簧测力计拉到$O'$点时，拉力$F'$的大小等于$1.2\ \mathrm{N}$。
【答案】
(1)$F$；等效替代法
(2)$F=F_{1}+F_{2}$
(3)$1.2$
【知识点】
同一直线二力合成；等效替代法
【点评】
本题考查同一直线上二力合成的实验探究，重点考查等效替代法的应用，同时需要明确实验中力的作用对象，区分直接作用在研究对象上的力与内力，理解合力与分力的等效关系。
【难度系数】
0.6
1. 第(1)问：实验的核心是让单个力与两个力的作用效果相同，才能用单个力替代两个力的合力。将弹簧A端拉到O点，是为了保证弹簧的形变效果一致，这种用效果相同的量替代的方法是等效替代法。
2. 第(2)问：观察甲图中的力的数值，通过计算可以发现单个力的大小等于两个分力的大小之和，由此总结同一直线上同方向二力合成的规律。
3. 第(3)问：乙图中，第二个弹簧测力计的拉力是作用在第一个测力计上，并非直接作用在弹簧上，实际使弹簧产生形变的力只有第一个测力计的拉力，因此单个力的大小等于这个直接作用的拉力大小。
【解析】
(1) 实验中用一个弹簧测力计拉弹簧时将A端拉伸到O点，目的是使单个拉力$F$的作用效果与$F_{1}$和$F_{2}$共同作用的效果相同，这种用效果相同的量替代多个量作用的科学方法是等效替代法。
(2) 由甲图数据可知：$F_{1}=1\ \mathrm{N}$，$F_{2}=1.2\ \mathrm{N}$，$F=2.2\ \mathrm{N}$，满足$1\ \mathrm{N}+1.2\ \mathrm{N}=2.2\ \mathrm{N}$，因此同一直线上同方向二力合成的大小关系为$\boldsymbol{F=F_{1}+F_{2}}$。
(3) 乙图中，$F_{2}'$是作用在第一个弹簧测力计上的内力，并未直接拉弹簧，实际使弹簧形变的力是$F_{1}'=1.2\ \mathrm{N}$，所以用一个弹簧测力计拉到$O'$点时，拉力$F'$的大小等于$1.2\ \mathrm{N}$。
【答案】
(1)$F$；等效替代法
(2)$F=F_{1}+F_{2}$
(3)$1.2$
【知识点】
同一直线二力合成；等效替代法
【点评】
本题考查同一直线上二力合成的实验探究，重点考查等效替代法的应用，同时需要明确实验中力的作用对象，区分直接作用在研究对象上的力与内力，理解合力与分力的等效关系。
【难度系数】
0.6
