实验 探究两个互成角度的力的合成规律-2021-2022学年新教材高中物理必修第一册【导与练】高中同步全程学习全书word（人教版）

实验　探究两个互成角度的力的合成规律 一、数据处理 1.分力、合力的图示关系:分别作出各组测量中F1、F2和F的图示,用虚线把拉力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接,围成的形状像一个平行四边形,可以推知以F1、F2为邻边作出的平行四边形的对角线表示合力F。 2. 理论值:在白纸上从O点开始分别作出两个弹簧测力计同时拉橡皮条时拉力F1和F2两力的图示,并以F1、F2的力的图示为邻边作平行四边形,且作所夹对角线,该对角线为合力F′如图所示。 3.测量值:用刻度尺从O点起作出一个弹簧测力计拉橡皮条时拉力F的图示。 4.结论:以表示两个合力F1、F2的有向线段为邻边作出的平行四边形,其两力之间的对角线代表合力F的大小和方向。 二、误差分析 产生原因 减小方法 偶然 误差 读数 正视、平视弹簧测力计刻度 作图 (1)两分力夹角在60°～120°之间。 (2)弹簧测力计读数尽量大 三、注意事项 1.正确使用弹簧测力计 (1)测量前应首先检查弹簧测力计的零点是否准确,注意使用中不要超过其量程。 (2)实验时,弹簧测力计必须保持与木板平行,且拉力应沿轴线方向。弹簧测力计的指针、拉杆都不要与刻度板和刻度板末端的限位孔发生摩擦。 (3)读数时应正视、平视刻度,估读到最小刻度的下一位。 2.规范实验操作 (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°～120°之间为宜。 (3)减小误差 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。 ③在不超出弹簧测力计量程及在橡皮条弹性限度内的前提下,测量数据应尽量大一些。 ④细绳套适当长一些,便于确定力的方向。不要直接沿细绳套方向画直线,应在细绳套两端画投影点,去掉细绳套后,连直线确定力的方向。 (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。 3.规范合理作图: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。 类型一　实验原理与探究过程 [例1] 某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验情况如图(甲)所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳。图(乙)是在白纸上根据实验结果画出的图。 (1)如果没有操作失误,图(乙)中的F与F′两力中,方向一定沿AO方向的是　　　　。  (2)本实验采用的科学方法是　　　　。  A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.建立物理模型法 (3)实验时,主要的步骤是: A.在桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上; B.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端拴上两条细绳,细绳的另一端系着绳套; C.用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O,记录下O点的位置,读出两个弹簧测力计的示数; D.按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F′; E.只用一只弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧测力计的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力F的图示; F.比较F′和F的大小和方向,看它们是否相同,得出结论。 上述步骤中,①有重要遗漏的步骤的序号是　　　　和　　　　。  ②遗漏的内容分别是  和　。  解析:(1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿AO方向;而根据平行四边形定则作出的合力,由于误差的存在,不一定沿AO方向,故一定沿AO方向的是F。 (2)合力与分力是等效替代关系,作用效果相同,故B正确。 (3)①根据“探究两个互成角度的力的合成规律”实验的操作规程可知,有重要遗漏的步骤的序号是C、E。 ②在C中应加上“记下两条细绳的方向”,E中应说明要把橡皮条的结点拉到同一位置O。 答案:(1)F　(2)B　(3)①C　E　②记下两条细绳的方向　把橡皮条的结点拉到同一位置O 类型二　数据处理与误差分析 [例2] 在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中,现有木板、白纸、图钉、橡皮条、细绳套和一个弹簧测力计。 (1)为完成实验,某同学另找来一根弹簧,测量其劲度系数,得到的实验数据如表所示。 弹力F/N 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 伸长量 x/(×10-2 m) 0.74 1.80 2.80 3.72 4.60 5.58 6.42 用作图法求得该弹簧