必修 实验三 探究两个互成角度的力的合成规律-2022高考理化生必备实验图表（必修+选择性必修）

高中理化生必备实验图表 GAOZHONG LIHUASHENG BIBEI SHIYAN TUBIAO 实验三 探究两个互成角度的力的合成规律 实 验 目 的 1. 探究两个互成角度的力合成时遵循的规律 。 2． 进一步练习使用作图法求两个共点力的合力 。 实 验 原 理 1. 合力 F′ 的确定 ： 一个力 F′ 可以把橡皮条末端的小圆环拉到某点 ， 两个力 F 1 、 F 2 共同作用 ， 也能把橡皮条末端 小圆环拉到同一点 ， 则 F′ 与 F 1 和 F 2 共同作用效果相同 ， 则 F′ 是 F 1 和 F 2 的合力 。 2． 合力理论值 F 的确定 ： 根据平行四边形定则作出 F 1 和 F 2 的合力 F 的图示 ， 求出合力的理论值 F 。 3． 在实验误差允许的范围内 ， 比较 F′ 和 F 是否大小相等 、 方向相同 。 实 验 器 材 方木板 、 白纸 、 弹簧测力计 （ 两个 ）、 橡皮条 、 细绳 、 轻质小圆环 、 三角板 、 刻度尺 、 图钉 （ 若干 ）、 铅笔 。 实 验 步 骤 数 据 处 理 1. 在方木板上用图钉固定一张白纸 ， 如图甲所示 ， 用图钉把橡 皮条的一端固定在木板上 A 点 ， 在橡皮条的另一端挂上轻质小圆 环 。 2． 用两个弹簧测力计分别钩住小圆环 ， 互成角度地拉橡皮条 ， 将小圆环拉到某位置 O ， 用铅笔描下小圆环 O 的位置和拉线的方向 ， 并记录两弹簧测力计的读数 。 3． 用一个弹簧测力计拉橡皮条 ， 将小圆环拉到同一位置 O ， 记 下弹簧测力计的读数和拉线的方向 。 1. 如图乙所示 ， 利用刻度尺和三角板 ， 按适当的比例作出用两个弹簧测力计拉时的拉力 F 1 和 F 2 的图示以及用 一个弹簧测力计拉时的拉力 F′ 的图示 ， 以 F 1 、 F 2 为邻边画出平行四边形 ， 并画出对角线 F 。 2． 比较 F 与 F′ 的大小和方向 ， 看它们在实验误差允许范围内是否相同 ， 从而验证平行四边形定则 。 3． 改变两个分力 F 1 和 F 2 的大小和夹角 。 再重复实验两次 ， 比较每次的 F 与 F′ 是否在实验误差允许的范围内相 等 。 要点提示 1. 小圆环位置 O 点 （ 1 ） 定位 O 点时要力求准确 ； O 点为小圆环圆心在白纸上的投影点 。 （ 若实验器材没有小圆环 ， 则用绳子与橡皮筋 的结点代替小圆环 ） （ 2 ） 同一次实验中橡皮条拉长后的 O 点必须位于同一位置 。 2． 拉力 （ 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 ） 应使橡皮条 、 弹簧测力计和小圆环位于与纸面平行的同一平面内 。 （ 3 ） 两个分力 F 1 、 F 2 间的夹角 θ 不要太大或太小 ， F 1 、 F 2 所拉的两根细绳适当长一些 ， 记录细绳方向的两点要尽量 远些 。 3． 作图 （ 1 ） 在同一次实验中 ， 选定的比例要相同 。 （ 2 ） 严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形 ， 求出合力 。 直击高考 （ 2017 · 全国卷 Ⅲ ） 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 ） 的纸贴在桌面上 ， 如图 （ 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 。 O A O A 0.2 N F 1 F′F F 2 甲 乙 12 物 理 （ 1 ） 用一支测力计将橡皮筋的 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 F 1 ＝4.2 N 和 F 2 ＝5.6 N 。 （ ⅰ ） 用 5 mm 长度的线段表示 1 N 的力 ， 以 O 点为作用点 ， 在图 （ a ） 中画出力 F 1 、 F 2 的图示 ， 然后 按平行四边形定则画出它们的合力 F 合 ； （ 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） 由题图 （b） 可知， F 的大小为 4.0 N。 （ 2 ） （ ⅰ ）