第三章 实验 探究两个互成角度的力的合成规律-【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（粤教版）

实验　探究两个互成角度的力的合成规律 一、实验目的 1.探究互成角度的力的合成方法. 2.巩固力的图示法. 二、实验原理 1.力F单独作用,与F1,F2共同作用的效果相同. 2.用图示法画出拉力F,F1,F2,用作图工具进行检验,拉力F的箭头端与F1,F2的箭头端连接,所围成的图形是平行四边形. 三、实验器材 “力的关系探究装置”、夹子、橡皮筋、汇力圆环、细绳、弹簧测力计两个. 四、实验步骤 1.在实验桌上平放“力的关系探究装置”,将夹子夹在“力的关系探究装置”的“0”号射线顶端,如图. 2.如图a,分别将弹簧测力计连接在两根细绳的末端,沿任意两条射线方向拉细绳,夹角要适中,使汇力圆环与平板上的定位圆重合.记下F1,F2的大小和方向. 3.如图b,只用一个弹簧测力计去拉细绳,同样使汇力圆环与平板上的定位圆重合,记下F的大小和方向. 4.选定标度,作出F1,F2,F的图示,观察图c中三个力所构成的图形.(补齐其他边) 5.改变第2步当中两个拉力的大小和方向,重复上述步骤. 6.结论:F和对角线F′在误差允许范围内重合,说明两个力合成时,用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形,则平行四边形的对角线代表的力与合力的大小和方向是相同的. 一、数据处理 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的对角线表示合力F. 2.理论值:在平板上分别作出两个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点起作出一个弹簧测力计拉橡皮筋时拉力F的图示. 4.结论:以表示两个共点力F1,F2的有向线段为邻边作出的平行四边形,其两个邻边之间的对角线代表合力的大小和方向. 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 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平板平行,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,使橡皮筋拉长时汇力圆环要与定位圆重合. (2)角度合适:用两个弹簧测力计钩住细绳互成角度地拉橡皮筋时,其夹角不宜太小,也不宜太大,以60°～120°之间为宜. (3)减小误差. ①用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向. ②应尽量使橡皮筋、弹簧测力计和细绳位于与纸面平行的同一平面内. 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细绳适当长一些,便于确定力的方向.不要直接沿细绳方向画直线,应在细绳两端画投影点,去掉细绳后,连直线确定力的方向. (4)记录精准. ①用两个弹簧测力计拉橡皮筋时,记录两弹簧测力计示数、两细绳方向. ②用一个弹簧测力计拉橡皮筋时,记录弹簧测力计示数和细绳方向. 3.规范合理作图 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. 探究点一　实验原理与探究过程 [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只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F; E.只用一只弹簧测力计,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