必修1 第二章 实验 研究两个互成角度力的合成规律-2022新高考物理【步步高】大一轮复习讲义题库（津鲁琼辽鄂）word

实验　研究两个互成角度力的合成规律 一、基本原理与操作 装置及器材 操作要领 (1)位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点O的位置一定要相同。 (2)角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60°～100°之间为宜。 (3)减少误差： ①用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向； ②应尽量使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内。 (4)记录精准： ①用两个弹簧测力计拉橡皮条时，记录两弹簧测力计示数、两细绳方向和结点O的位置； ②用一个弹簧测力计拉橡皮条时，记录弹簧测力计示数和细绳方向。 二、数据处理 (1)画出F1、F2的图示，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F。 (2)画出拉力F′的图示。 (3)比较F与F′是否完全重合或几乎完全重合，从而验证平行四边形定则。 注意事项 操作不忘“三”“二”“一” (1)用两个弹簧测力计拉橡皮条时的“三记录”(记录两弹簧测力计示数、两细绳方向和结点O的位置)。 (2)用一个弹簧测力计拉橡皮条时的“二记录”(记录弹簧测力计示数和细绳方向)。 (3)“一注意”(结点O的位置必须在同一位置)等。 误差分析 (1)减小读数误差：弹簧测力计的示数尽量大一些。读数时眼睛一定要平视，要按有效数字的规则正确地读数和记录。 (2)减小作图误差：作图时两力的对边一定要平行，不要把F1、F2间的夹角取得太大或太小。 　教材原型实验 命题角度　实验操作与误差分析 【例1】 (2018·天津理综，10)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为5 N的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，刻度尺，图钉(若干个)。 (1)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有________。 A.橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上 B.重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同 C.使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度 D.用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力 (2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示。其中对于提高实验精度最有利的是________。 解析　(1)由力的平行四边形定则知，橡皮条和两绳套夹角的角平分线不一定在一条直线上，两分力的大小也不一定小于合力，A、D项错误；验证力的平行四边形定则时，每次实验需保证合力与分力作用效果相同，结点O必须在同一位置，但重复实验时，可以改变合力的大小，故结点O的位置可以与前一次不同，B项正确；使用测力计测力时，施力方向应沿测力计轴线方向，读数时视线应正对测力计刻度，C项正确。 (2)为了减小画图时表示力的方向的误差，记录各个力的方向时，需要确定相对较远的两个点，然后连线确定力的方向，A项错误；根据纸张大小，选择合适的标度，使图尽量大，所以B项正确，C、D项错误。 答案　(1)BC　(2)B 命题角度　实验数据的处理 【例2】 (2017·全国卷Ⅲ，22) 某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图1(a)所示。将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长。 (1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出。测力计的示数如图(b)所示，F的大小为________N。 (2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点。此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1＝4.2 N 和F2＝5.6 N。 (ⅰ)用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O为作用点，在图(a)中画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合； 图1 (ⅱ)F合的大小为________N，F合与拉力F的夹角的正切值为________。 若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。 解析　(1)由图(b)可知，F的大小为4.0 N。 (2)(ⅰ)画出力F1、F2的图示，如图所示 (ⅱ)用刻度尺量出F合的线段长为20.0 mm，所以F合大小为＝0.05。 ×1 N＝4.0 N，F合与拉力F的夹角的正切值为tan α≈ 答案　(1)4.0 N　(2)(ⅰ)见解析 　(ⅱ)4.0　0.05 　实验拓展创新 命题角度　实验器材的改进 【例1】