9 第二章 实验三　探究两个互成角度的力的合成规律（word教参）-2023高考物理【金版新学案】大一轮复习讲义·高三总复习（老高考 A版）

实验三　探究两个互成角度的力的合成规律 一、实验思路与操作 装置图与思路 操作要领 思路： (1) 记分力(大小、方向) (2) 记合力(大小、方向) (3) 观察图形 (1) 装量安装：在方木板上用图钉固定一张白纸，如图甲 (2) 记录数据 ①两个弹簧测力计的使用：如图乙，用铅笔描下O点位置细绳套的方向，并记录两弹簧测力计的读数 ②一个弹簧测力计的使用：如图丙，仍使小圆环处于O点，记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向 (3) 画图与观察图形 (4) 重复实验 二、数据处理 1.画图：从白纸上O点出发用力的图示法画出拉力F1、F2和F。用虚线把拉力F的箭头分别与F1、F2的箭头连接。如图所示。 2.观察图形：观察所围成的形状像不像一个平行四边形。 三、误差分析 1.弹簧测力计本身的误差。 2.读数误差和作图误差。 3.两分力F1、F2间的夹角θ过大或过小，用平行四边形定则作图得出的合力F的相对误差也越大。 四、注意事项 1.位置不变 同一次实验中，橡皮条拉长后的小圆环O必须保持位置不变。 2.拉力 (1) 细绳应适当长一些，便于确定力的方向。不要直接沿细绳方向画直线，应在细绳两端画两个射影点。去掉细绳后，连直线确定力的方向。 (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) 弹簧测力计示数尽量大些，读数时眼睛要正视，要按有效数字正确读数和记录。 题型一　教材原型实验 以下是某实验小组“探究两个互成角度的力的合成规律”的过程。 (1) 首先进行如下操作： ①如图甲，轻质小圆环挂在橡皮条的一端，另一端固定，橡皮条的长度为GE； ②如图乙，用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环在拉力F1、F2的共同作用下，位于O点，橡皮条伸长的长度为EO； ③撤去F1、F2，改用一个力F单独拉住小圆环，仍将其拉至O点，如图丙。 同学们发现，力F单独作用，与F1、F2共同作用的效果是一样的，都使小圆环在O处保持静止，由于两次橡皮条伸长的长度相同，即　　　　　　　　，所以F等于F1、F2的合力。 (2) 然后实验小组探究了合力F与分力F1、F2的关系： ①由纸上O点出发，用力的图示法画出拉力F1、F2和F(三个力的方向沿各自拉线的方向，三个力的大小由弹簧测力计读出) ； ②用虚线将拉力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接，如图丁，得到的启示是____________； ③多次改变拉力F1、F2的大小和方向，重做上述实验，通过画各力的图示，进一步检验所围成的图形。实验小组发现：在两个力合成时，以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，这个规律叫作　　　　　　　。 解析：　(1) 橡皮条对小圆环的拉力相同，作用效果相同。 (2) ②由题图丁得到的启示是可能构成平行四边形。 ③用表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，这个规律叫作平行四边形定则。 答案：　(1) 作用效果相同 (2) ②可能构成平行四边形 ③平行四边形定则 针对练1.“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示。 (1) 某次实验中，拉OC细绳的弹簧秤指针位置如图甲所示，其读数为　　　　N；在图乙中用虚线连接F1、F2、F箭头端(在误差允许的范围内) 所围成的形状是一个　　　　。 (2) 关于此实验，下列说法正确的是　　　　。 A．与橡皮筋连接的细绳必须等长 B．用两只弹簧秤拉橡皮筋时，应使两弹簧秤的拉力相等，以便算出合力的大小 C．用两只弹簧秤拉橡皮筋时，结点位置必须与用一只弹簧秤拉橡皮筋时结点的位置重合 D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要画短一些 解析：　(1) 图乙中用虚线连接F1、F2、F，箭头端所围成的形状是一个平行四边形。题图甲所示弹簧秤的分度值为0.1 N，则读数为2.60 N。 (2) 与橡皮筋连接的细绳是为了确定细绳拉力的方向，两绳的长度不一定相等，A错误；用两只弹簧秤拉橡皮筋时，只要使两弹簧秤拉力的合力与一只弹簧秤拉力的效果相同就行，两弹簧秤的拉力不需要相等，B错误；为了保证效果相同，两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉至同一位置，C正确；标记同一细绳方向的两点要画长一些，这样引起的拉力方向的误差会小些，D错误。 答案：　(1) 2.60　平行四边形　(2) C 针对练2.完成以下“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验的几个主要步骤： (1) 如图甲，用两个弹簧测力计分别钩住细绳，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长。记下结点O的位置，两弹簧测力计的读数F1、F2以及两细绳的方向。 (2) 如图乙，用一个