第2章 实验3 探究两个互成角度的力的合成规律-2023高考物理一轮复习【导与练】高中总复习第1轮教师用书word（新教材，人教版，鲁湘共用）

实验3　探究两个互成角度的力的合成规律 一、实验目的 1.验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则。 2.学会应用作图法处理实验数据并得出结论。 二、实验原理 互成角度的两个力F1、F2与另外一个力F产生相同的效果,看用平行四边形定则求出的F1、F2的合力F′与F在实验误差允许范围内是否相同。 三、实验器材 木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺。 四、实验步骤 1.仪器安装 (1)如实验原理图所示,用图钉把白纸固定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G点,橡皮条的另一端连接轻质小圆环,小圆环上拴上两个细绳套。 2.测量与记录 (1)用两个弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉动小圆环,使橡皮条伸长,小圆环到达某一位置O。记录两个弹簧测力计的读数F1、F2,用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向。 (2)只用一个弹簧测力计通过细绳套把小圆环拉到同样的位置O,记下弹簧测力计的读数F和细绳套的方向。 (3)改变两个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——作图法 1.用铅笔和刻度尺从O点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。 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.作出F1与F2的合力F′的图示,看F′与F在误差允许范围内是否相等。 六、注意事项 1.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,要调整指针使其指在零刻度处。再将两个弹簧测力计的挂钩钩在一起,向相反方向拉,如果两个弹簧测力计示数相同方可使用。 2.实验中的两个细绳套不要太短。 3.在同一次实验中,使橡皮条拉长时点O的位置一定要相同。 4.用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时,夹角不宜太大也不宜太小,在60°～100°之间为宜。 5.在用力拉弹簧测力计时,拉力应沿弹簧测力计的轴线方向。弹簧测力计中弹簧轴线、橡皮条、细绳套应该位于与纸面平行的同一平面内。要防止弹簧测力计卡壳,防止弹簧测力计或橡皮条与纸面有摩擦。 6.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。 七、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,并借助三角板,一定要使表示两力的对边平行。 考点一　基础性实验 [例1] 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的劲度系数k=　　　 N/m。  (2)某次实验中,弹簧测力计的指针位置如图所示,其读数为　　　　 N;同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 N,请在虚线框中画出这两个共点力的合力F合,并由图计算F合=　　　　 N。  (3)在以上实验中,合力实际值与理论值有差异,造成误差的原因可能是  (写出一条即可)。 解析:(1)根据表格数据描点,然后连成一条过原点的直线,如图所示,直线的斜率表示弹簧的劲度系数,k=≈55 N/m。 (2) 读出弹簧测力计的读数为2.10 N (保留3位有效数字);以O为顶点,画出两细绳套的方向就是两拉力方向,再确定并画好力的标度,画出两拉力的图示,以两拉力为邻边作出平行四边形,画出平行四边形的对角线,即合力F合。用刻度尺量出合力的长度,根据确定的标度算出合力的大小,即F合=3.20 N。 (3)造成误差的原因可能是弹簧弹力值不够准确,作图时分力方向未严格与弹簧测力计轴线平行,拉橡皮条时,器材不够贴近木板等。 答案:(1)55 (2)2.10　图见解析　3.20 (3)见解析 1.[实验原理与实验操作] 某同学做“验证力的平行四边形定则”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,主要的步骤如下: A.在桌上放一块方木板,在方木板