第18讲 力的合成实验、力的正交分解法-2022年初升高物理无忧衔接（人教版）

第18讲 力的合成实验、力的正交分解法 一、实验原理 1．合力F′的确定：两个力F1、F2共同作用，能把橡皮条末端小圆环拉到某点，一个力F′也可以把橡皮条末端的小圆环拉到同一点，则F′与F1和F2共同作用的效果相同，则F′是F1和F2的合力． 2．合力理论值F的确定：根据平行四边形定则作出F1和F2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． 二、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． 三、实验步骤 1．在方木板上用图钉固定一张白纸，如图1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． 图1 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． 4．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F1和F2的图示以及用一个弹簧测力计拉时的拉力F′的图示，以F1、F2为邻边画出平行四边形，并画出对角线F. 5．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． 四、注意事项 1．弹簧测力计使用前要检查指针是否指在零刻度线上，否则应校零． 2．被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致，拉动小圆环时弹簧不可与外壳相碰或摩擦． 3．在同一次实验中，小圆环的位置O一定要相同． 4．在具体实验时，两分力F1和F2间夹角不宜过大，也不宜过小，以60°～120°之间为宜． 5．读数时应正视、平视刻度． 6．使用弹簧测力计测力时，读数应适当大些，但不能超出它的测量范围． 例题1. 在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中,把橡皮条一端固定于P点,另一端(自由端)通过细绳套连接两个弹簧测力计a、b,并将该端拉至O点,如图所示。下列操作不正确的是 (　　) A.读数时,视线要垂直弹簧测力计的刻度板 B.平行于木板拉弹簧测力计,且示数不能超过最大测量值 C.改用一个弹簧测力计拉橡皮条时,自由端仍要拉到O点 D.保持弹簧测力计b的位置不变,改变弹簧测力计a的位置,重复实验 对点训练1. 某实验小组用如图所示的装置做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验时,其中的两个实验步骤是: ①在竖直平面内,将小圆环拴在橡皮条的下端,用两个弹簧测力计互成角度地拉动小圆环到O点,在白纸上记下O点的位置,记录两弹簧测力计的读数F1和F2; ②用一个弹簧测力计通过小圆环拉橡皮条,使橡皮条的伸长量与用两个弹簧测力计拉时的伸长量相同,记下此时弹簧测力计的读数F及方向。 (1)步骤①中,必要的是　　　　;  A.弹簧测力计在使用前应校零 B.测出橡皮条的原长 C.用两个弹簧测力计拉动小圆环时,要保持弹簧测力计相互垂直 (2)步骤①中的疏漏是　 ;  (3)步骤②中的疏漏是　 。  例题2. 在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中,某同学的实验结果如图所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为小圆环的位置。图中　　　　是力F1与F2的合力的理论值;　　　　是力F1与F2的合力的实验值。通过把　　　　和　　　　进行比较,探究力的合成规律。  对点训练2. 在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中,需要将橡皮条的一端固定在水平木板上,先用一个弹簧测力计拉与橡皮条的另一端连接的细绳套,使绳套的结点到某一点并记下该点的位置;再用两个弹簧测力计分别钩住绳套,并互成角度地拉橡皮条。 (1)某同学认为在此过程中必须注意以下几项: A.两根细绳必须等长 B.橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上 C.在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行 D.在用两个弹簧测力计同时拉细绳时要注意使两个弹簧测力计的读数相等 E.在用两个弹簧测力计同时拉细绳时必须将绳套的结点拉到用一个弹簧测力计拉时记下的位置 其中正确的是　　　　(填入相应的字母)。  (2)某同学在坐标纸上画出了如图所示的两个已知力F1和F2,图中小正方形的边长表示2 N,两力的合力用F表示,F1、F2与F的夹角分别为θ1和θ2。关于F1、F、θ1和θ2说法正确的有　　　　。  A.F1=4 N　　　　B.F=12 N C.θ1=45°　　　　D.θ1<θ2 一、力的效果分解法 分力方向的确定 1．力的分解遵循的规律：平行四边形定则． 2．根据力的作用效果确定分力的方向． 3．基本思路 例题3. 如图所示，一质量分布均匀的小球静止在固定斜面和竖直挡板之间，各接触面均光滑，小球质量为m＝100 g，按照力的效果作出重力及其两个分力的示意图，