(讲义)第2章第5讲 实验3：探究两个互成角度的力的合成规律-2023版新高考物理【红对勾】大一轮复习讲与练全新方案

第二章　相互作用　　　　　　　 橡皮筋也像弹簧一样,在弹性限 度内伸长量x 与弹力F 成正比,即F=kx,k的 值与橡皮筋的原长L、横截面积S 有关,理论与 实验都证明k=YSL ,其中Y 是由材料决定的常 数,材料力学中称之为杨氏模量。 (1)在国际单位中,杨氏模量Y 的单位应为 。 A.N B.m C.N/m D.N/m2 (2)某同学通过实 验测得该橡皮筋的一些 数据,作出了外力F 与 伸长量x 之间的关系图 像如图所示,由图像可 求得该橡皮筋的劲度系数k= N/m。 (3)若橡皮筋的原长为10.0 cm,横截面积 为1.0 mm2,则该橡皮筋的杨氏模量Y 的大小 是 。(只填数字,单位取(1)中正确单 位,结果保留两位有效数字) 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 第5讲 实验3:探究两个互成角度的力的合成规律 􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂 􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂 【实验目的】 1.验证力的平行四边形定则。 2.培养应用作图法处理实验数据和得出结论的 能力。 【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F1、F2 用平行四边形定 则求出的合力F 与F'在实验误差允许范围内 是否相同。 【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、铅笔。 【实验步骤】 1.用 图 钉 把 一 张 白 纸 钉 在 水 平 桌 面 上 的 木 板上。 2.用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套,互 成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达 某一位置O。如图甲所示。 3.用铅笔描下结点O 的位置和两个细绳套的方 向,并记录弹簧测力计的读数,利用刻度尺和 三角板根据平行四边形定则求出合力F。 4.只用一个弹簧测力计,通过细绳套把橡皮条 的结点拉到与前面相同的位置O,记下弹簧 测力计的读数F'和细绳的方向,如图乙所示。 5.比较F'与用平行四边形定则求得的合力F, 看它们在实验误差允许的范围内是否相同。 【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4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, 从而验证平行四边形定则。 【注意事项】 1.位置不变:在同一次实验中,使橡皮条拉长时 结点的位置一定要相同,是为了使合力的作 用效果与两个分力共同作用效果相同,这是 利用了等效替代的思想。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 057 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°~100°为宜。 3.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。 4.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。 【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。 本实验中主要体现了哪种物理思想? 本实验过程中,什么时候需要使橡皮条 拉长时结点的位置一定要相同? 􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂 􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂 实验要点考查 ［例1］ 在“验证力的平行四边形定则”的 实验中,某同学按照如下步骤进行操作: 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形成结点, 细绳的另一端系着细绳套; c.如图甲,用两个弹簧测力计分别钩住细 绳套,互成角度地拉橡皮条,使结点到达某一位 置O,记录结点