浙江省杭州育华学校2023届高考物理一轮复习讲义：实验三 探究求合力的方法

实验三:探究求合力的方法 一、实验目的 验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则。 二、实验原理 如果使F1、F2的共同作用效果与另一个力F/的作用效果相同（使橡皮条在某一方向伸长一定的长度），看F1、F2用平行四边形定则求出的合力F与这一个力F/是否在实验误差允许范围内大小相等、方向相同，如果在实验误差允许范围内，就验证了力的平行四边形定则。 三、实验器材 木板一块，白纸，图钉若干，橡皮条一段，细绳套（两个），弹簧秤两个，三角板，刻度尺，量角器，铅笔。 四、实验步骤 1．用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的方木板上。 2．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，用两条细绳套结在橡皮条的另一端。 3．用两个弹簧秤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（如图所示）。 4．用铅笔描下结点O的位置和两条细绳套的方向，并记录弹簧秤的读数。在白纸上按比例作出两个弹簧秤的拉力F1和F2的图示，利用刻度尺和三角板根椐平行四边形定则求出合力F。 5. 只用一个弹簧秤，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O,记下弹簧秤的读数和细绳的方向.按同样的比例用刻度尺从O点起做出这个弹簧秤的拉力F'的图示。 6．比较F'与用平行四边形定则求得的合力F，在实验误差允许的范围内是否相等。 7. 改变两个分力F1和F2的大小和夹角。再重复实验两次,比较每次的F与F '是否在实验误差允许的范围内相等。 五、注意事项 1．用弹簧秤测拉力时，应使拉力沿弹簧秤的轴线方向，橡皮条、弹簧秤和细绳套应位于与纸面平行的同一平面内。 2．同一次实验中，橡皮条拉长后的结点位置O必须保持不变。 3.使用弹簧测力时，拉力适当大一些。 4.画力的图示时应该选择适当的标度。尽量使图画的大些，同一次实验中标度应该相同，要严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力。 ( 例1. （ ★★★ ） 在做 “ 互成角度的两个力的合成 ” 实验时,橡皮条的一端固定在木板上,用两个弹簧秤把橡皮条的 另一端拉到某一确定的 O 点,以下操作中错误的是( ) A.同一次实验过程中, O 点位置允许变动 B.实验中,弹簧秤必须与木板平行,读数时视线要正对弹簧秤刻度 C.实验中,先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程,然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向,把橡皮条另一端拉到 O 点 D.实验中,把橡皮条的另一端拉到 O 点时,两弹簧秤之间夹角应取90 ° ,以便于算出合力的大小 ) 【考点】探究求合力的方法 【解析】从橡皮条固定点到O点的连线方向,是合力的作用线方向,如果O点变动,那么合力的大小、方向都要变化，就不能验证力的平行四边形定则,故A选项错.C选项中,因一个弹簧秤已拉到最大量程,再通过另一个弹簧秤拉橡皮条到O点时,另一个弹簧秤可能超过最大量程,造成损坏,或读数不准,故C选项错.互成角度的两个力的合成,是利用平行四边形定则合成的,两个分力成任意角度都适用,不必成90°角,故D选项错。 【答案】ACD 【教学建议】理解实验原理,掌握实验步骤及注意事项 ( 例2 ． （ ★★★ ）( 1).在 “ 探究求合力的方法 ” 的实验中,某同学 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.(1)图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示,下列说法中正确的是( ) A.图乙中的 F 是力 F 1 和 F 2 合力的理论值, F ′ 是力 F 1 和 F 2 合力的实际测量值 B.图乙的 F ′ 是力 F 1 和 F 2 合力的理论值, F 是力 F 1 和 F 2 合力的实际测量值 C.在实验中,如果将细绳也换成橡皮条,那么对实验结果没有影响 D.在实验中,如果将细绳也换成橡皮条,那么对实验 结果有影响 (2)本实验采用的科学方法是______(填字母代号) 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 ) 【考点】探究求合力的方法 【解析】(1)从图乙中可以看出,F′是根据平行四边形定则作出的理论值,F为合力的实际测量值;本实验用两个弹簧秤拉像皮条和一个弹簧秤拉橡皮条效果相同,都使结点O到达同一位置,至于OB、OC是细绳还是橡皮条则没有关系,故B、C正确. (2)本实验采用的科学方法是等效替代法,B项正确. 【答案】(1)BC (2)B 【教学建议】理解实验原理,掌握实验步骤及注意事项。 ( 例3． （ ★★★ ） 在 “ 验证力的平行四边形定则 ” 中,采取下列哪些 方法和步骤可减小实验误差 ( ) A.两个分力 F 1 、 F 2 间的夹角要适当大些 B.两个分力 F 1 、 F 2 的大小要适当大