第二章 实验三　探究两个互成角度的力的合成规律-（教师用书）【导学教程】2024新教材新高考物理新编大一轮总复习（人教版）

实验三　探究两个互成角度的力的合成规律 [对应学生用书P42] 一、实验思路与操作 装置图与思路 操作要领 思路：(1)记分力(大小、方向) (2)记合力(大小、方向) (3)观察图形 (1)装量安装：在方木板上用图钉固定一张白纸，如图甲 (2)记录数据 ①两个弹簧测力计的使用：如图乙，用铅笔描下O点位置细绳套的方向，并记录两弹簧测力计的读数 ②一个弹簧测力计的使用：如图丙，仍使小圆环处于O点，记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向 (3)画图与观察图形 (4)重复实验 二、数据处理 1. 画图：从白纸上O点出发用力的图示法画出拉力F1、F2和F。用虚线把拉力F的箭头分别与F1、F2的箭头连接。如图所示。 2．观察图形：观察所围成的形状像不像一个平行四边形。 三、误差分析 1．弹簧测力计本身的误差。 2．读数误差和作图误差。 3．两分力F1、F2间的夹角θ过大或过小，用平行四边形定则作图得出的合力F的相对误差也越大。 四、注意事项 1．位置不变 同一次实验中，橡皮条拉长后的小圆环O必须保持位置不变。 2．拉力 (1)细绳应适当长一些，便于确定力的方向。不要直接沿细绳方向画直线，应在细绳两端画两个射影点。去掉细绳后，连直线确定力的方向。 (2)应尽量使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内。 (3)弹簧测力计示数尽量大些，读数时眼睛要正视，要按有效数字正确读数和记录。 [对应学生用书P42] 考点一　教材原型实验 “验证力的平行四边形定则”实验的操作关键 (1)每次结点稳定时的位置O必须保持不变。 (2)记下每次各力的大小和方向。 (3)画力的图示时应选择适当的标度。 1．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示。 (1)某次实验中，拉OC细绳的弹簧秤指针位置如图甲所示，其读数为____________ N；在图乙中用虚线连接F1、F2、F箭头端(在误差允许的范围内)所围成的形状是一个____________________。 (2)关于此实验，下列说法正确的是____________。 A．与橡皮筋连接的细绳必须等长 B．用两只弹簧秤拉橡皮筋时，应使两弹簧秤的拉力相等，以便算出合力的大小 C．用两只弹簧秤拉橡皮筋时，结点位置必须与用一只弹簧秤拉橡皮筋时结点的位置重合 D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要画短一些 解析　 (1)图乙中用虚线连接F1、F2、F，箭头端所围成的形状是一个平行四边形。题图甲所示弹簧秤的分度值为0.1 N，则读数为2.60 N。 (2)与橡皮筋连接的细绳是为了确定细绳拉力的方向，两绳的长度不一定相等，A错误；用两只弹簧秤拉橡皮筋时，只要使两弹簧秤拉力的合力与一只弹簧秤拉力的效果相同就行，两弹簧秤的拉力不需要相等，B错误；为了保证效果相同，两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉至同一位置，C正确；标记同一细绳方向的两点要画长一些，这样引起的拉力方向的误差会小些，D错误。 答案　(1)2.60　平行四边形　(2)C 2．某研究小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为5 N的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，小圆环，刻度尺，三角板，图钉(若干个)。 主要实验步骤如下： a．橡皮条的一端与轻质小圆环相连，另一端固定； b．用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环，小圆环运动至O点，记下两弹簧测力计的读数F1和F2及两细绳套的方向； c．用一个弹簧测力计将小圆环拉到O点，记下弹簧测力计的读数F及细绳套的方向； d．在白纸上做出力F、F1和F2的图示，猜想三者的关系，并加以验证。 (1)b、c步骤中将小圆环拉到同一位置O的目的是________________________________； (2)某次操作后，在白纸上记录的痕迹如图丁所示，请你在图丁中完成步骤d。 解析　(1)b、c步骤中将小圆环拉到同一位置O的目的是保证两次操作力的作用效果相同； (2)在白纸上画出各力的大小及方向，并用虚线把F的箭头分别与F1、F2的箭头连接。如图所示，能看到所围成的形状像是一个平行四边形。 答案　(1)保证两次操作力的作用效果相同 (2)见解析图 考点二　探索创新实验 考向一　实验原理的改进 　某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图(a)所示。将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长。 (1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出。测力计的