第4章 第1节 科学探究 力的合成-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第一册同步全程学习全书word（鲁科版）

第1节　科学探究:力的合成 第1课时　实验:探究两个互成角度的力的合成规律 一、作图分析 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,F1、F2所夹对角线表示合力F。 2.理论值:在白纸上从O点开始分别作出两只弹簧测力计同时拉橡皮筋时拉力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,且作出所夹对角线,该对角线为合力F′如图所示。 3.测量值:用刻度尺从O点起作出一只弹簧测力计拉橡皮条时拉力F的图示,可以看到,F与F′基本重合。 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 项目 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些 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,将橡皮筋拉长时结点的位置一定要相同。 (2)角度合适:两只弹簧测力计所拉细线的夹角不宜太小,也不宜太大。 (3)在不超出弹簧测力计量程及在橡皮筋弹性限度内的前提下,测量数据应尽量大一些。 (4)细线适当长一些,便于确定力的方向。不要直接沿细线方向画直线,应在细线两端画投影点,去掉细线后,连直线确定力的方向。 3.规范作图: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　实验原理及实验操作 [例1] 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个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F E.只用一个弹簧测力计,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)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同,它们的作用效果可以等效替代,故B正确。 (3)①根据“验证力的平行四边形定则”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中未记下两条细绳的方向,E中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置O。 答案:(1)F′　(2)B (3)①C　E　②C中应加上“记下两条细绳的方向”　E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O” 类型二　实验数据的处理 [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