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（教科版）

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:分别作出各组测量的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:在白纸上从O点开始分别作出两个弹簧测力计同时拉小圆环时拉力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小圆环时拉力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,小圆环所在O的位置一定要相同。 (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、两细绳方向和O的位置; 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。 　　　　　　 　　　　　 　　　　　 类型一　实验原理与探究过程 [例1] 做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验时: (1)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 (2)已有的器材为:方木板、白纸、两个弹簧测力计、细绳套、刻度尺、三角板、图钉和铅笔,还必须有　 。  (3)某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上,将橡皮条的一端固定在板上一点,两个细绳套系在橡皮条的另一端。请将接下来的实验操作补充完整: ①先用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套,互成角度地施加拉力,使橡皮条伸长,结点到达纸面上某一位置,如图甲所示。此时需记下:结点位置(记为O点)、两个弹簧测力计的读数及　 。  ②然后用一个弹簧测力计把橡皮条拉长,使结点到达　　　　,记录弹簧测力计读数F′及　 。  (4)该同学的实验结果如图乙所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳套结点的位置。图中　　　　是力F1与F2的合力的理论值;　　　　是力F1与F2的合力的实验值。通过把F与F′进行比较,探究出两个互成角度的力的合成规律是平行四边形定则。  解析:(1)合力与分力是等效替代的关系,所以本实验采用的是等效替代法,故B正确。 (2)实验器材中缺少橡皮条。 (3)①通过记录两个细绳套所在方向,确定两个分力的方向。 ②为保证力的作用效果相同,两次橡皮条的结点到达同一位置O。 (4)F是根据等效替代原理,通过测量得到的实验值,F′是根据平行四边形定则作图得到的理论值。 答案:(1)B (2)橡皮条 (3)①两个细绳套所在方向　②O点　细绳套所在方向 (4)F′　F 类型二　数据处理与误差分析 [例2] 三位同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验。 (1)图1是同学甲利用坐标纸记下的橡皮筋的结点位置O点以及两个弹簧测力计拉力的大小和方向,请按平行四边形定则作出F1和F2的合力图示,并用F表示合力。 (2)图2是乙和丙两位同学在做以上实验时得到的结果,图中力F′是用一个弹簧测力计时的图示,其中　　　　的实验比较符合实验事实。  (3)在以上实验结果比较符合实验事实的一位同学的实验中,造成误差的原因可能是:　　　　　　　　　　(写出一条即可)。  (4)有关此实验,下列叙述正确的是　　　。(多选)  A.两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大 B.橡皮筋