第2章 实验三 探究互成角度的力的合成规律（教师word）-2023老教材老高考物理【导学教程】新编大一轮总复习（人教版）

实验三　探究互成角度的力的合成规律 [对应学生用书P31] 1．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。 2．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。 3．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。 4．正确使用弹簧测力计 (1)将两只弹簧测力计调零后水平互钩对拉过程中，读数相同，可选；若不同，应另换或调校，直至相同为止。 (2)使用时，读数应尽量大些，但不能超出弹簧测力计量程。 (3)被测力的方向应与轴线方向一致。 (4)读数时应正对、平视刻度。 5．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。 (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°之间为宜。 (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。 6．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边和对边平行。 [对应学生用书P32] 热点一　原型实验 [例1]　(2021·天津高三一模)在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，提供了以下器材：薄木板一块，量程为5 N的弹簧测力计两个，橡皮条(带有两个较长的细绳套)，白纸，刻度尺，图钉若干个。 (1)关于实验及操作建议，正确的有________； A．两个测力计示数必须相同 B．用两个测力计拉橡皮条时必须互成90° C．读数时视线应正对测力计刻度 D．拉橡皮条时，测力计、橡皮条、细绳必须与木板平面平行 (2)某次测量时测力计的示数如图所示，则其读数为________ N； (3)某同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的方向的点，如下图所示。其中最能提高实验精度且符合实验事实的是________。 解析　 (1)两个测力计测量两条细绳上的拉力，示数不必相同，A错误；用两个测力计互成角度拉橡皮条，不需要刻意互成90°，B错误；读数时视线应正对测力计刻度，减小误差，C正确；拉橡皮条时，测力计、橡皮条、细绳必须与木板平面平行，D正确。 (2)测力计最小分度为0.1 N，应估读到0.01 N，故读数为3.00 N。 (3)记录力方向时，两点太近，误差较大，A错误；标度选择不合适，两细绳间夹角太小，B错误；记录力方向时，两点距离合适，标度选择合适，C正确；测量合力实际值时，力的方向偏差太大，误差太大，D错误。 答案　(1)CD　(2)3.00　(3)C 热点二　创新实验 [例2]　(2021·鞍山高三模拟) 做“验证力的平行四边形定则”实验，在圆形透明桌面上平铺一张白纸，在桌子边缘安装三个光滑的滑轮，如图所示，其中 滑轮P1固定在桌子边，滑轮P2、P3可沿桌边移动，第一次实验中，步骤如下： A．在三根轻绳下挂上一定数量的钩码，并使结点O静止； B．在白纸上描下O点的位置和三根绳子的方向，以O点为起点，作出三个拉力的图示； C．以绕过P2、P3绳的两个拉力为邻边作平行四边形，作出以O点为起点的平行四边形的对角线，量出对角线的长度； D．检验对角线的长度和绕过P1绳拉力的图示的长度是否一样，方向是否在一条直线上。 (1)这次实验中，若一根绳挂的钩码质量为m，另一根绳挂的钩码质量为2m，则第三根绳挂的钩码质量M大小的范围是________(用含M、m的不等式表示)； (2)第二次实验时，改变滑轮P2、P3的位置和相应绳上钩码的数量，使结点平衡，绳的结点________(选填“必须”或“不必”)与第一次实验中白纸上描下的O点重合； (3)实验