第二章 实验三 研究两个互成角度力的合成规律(Word教参)-【状元桥】2022高考物理一轮总复习（新高考版）

(三)　研究两个互成角度力的合成规律 一、实验目的 1．研究两个互成角度力的合成规律． 2．学会用作图法处理实验数据并得出实验结论． 二、实验原理 1．等效法：一个力F′的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点，所以一个力F′就是这两个力F1和F2的合力，作出力F′(合力的实验值)的图示，如图所示． 2．平行四边形法：根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F(合力的理论值)的图示．比较F和F′的大小和方向在误差允许的范围内是否相同，从而得出相关结论． 三、实验器材 方木板、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、铅笔、图钉(若干)． 四、实验步骤 1．仪器安装 (1)如图所示，用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上． (2)用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套． 2．测量与记录 (1)用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置O.记录两弹簧测力计的读数F1、F2，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳的方向． (2)只用一个弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数F′和细绳套的方向． (3)改变两弹簧测力计拉力的大小和方向，再重做两次实验． 五、数据处理 1．用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直线，按选定的标度作出这两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示． 2．用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出实验步骤中只用一个弹簧测力计的拉力F′的图示． 3．比较F与F′是否完全重合或几乎完全重合，从而研究两个互成角度力的合成规律． 六、误差分析 1．误差来源：除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等． 2．减小误差的办法： (1)实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度盘，要按有效数字位数要求和弹簧测力计的精度正确读数和记录． (2)作图时使用刻度尺，并借助于三角板，使表示两力的对边一定要平行． 七、注意事项 1．操作不忘“三”“二”“一”： 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)，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)及“一注意”(结点O的位置必须在同一位置)等． 2．使用弹簧测力计前，要先观察指针是否指在零刻度处，若指针不在零刻度处，要设法调整指针，使之指在零刻度处．再将两个弹簧测力计的挂钩钩在一起，向相反方向拉，如果两个示数相同方可使用． 3．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． 4．在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些．细绳套应适当长一些，便于确定力的方向． 5．统一标度：在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些． 题型一　教材原型实验 1．[实验原理与操作] 在“研究共点力的合成”实验中，F1、F2是用两弹簧测力计同时拉橡皮筋到O点的拉力，F表示以F1、F2为邻边的平行四边形对角线，F′表示用一弹簧测力计拉橡皮筋到O点时的拉力．则合理的图是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A B C D 答案　C 解析　F′表示用一弹簧测力计拉橡皮筋到O点时的拉力，则F′一定与橡皮筋的方向共线；F表示以F1、F2为邻边的平行四边形对角线，且F与F′近似重合，选项C正确． 2．[数据处理] (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)的纸贴在水平桌面上，如图甲所示．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．测力计的示数如图乙所示，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甲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. ①用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O为作用点，在图甲中画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合． 　 ②F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