第2章 实验3 探究两个互成角度的力的合成规律（word教参）-【金版新学案】2024高考物理大一轮复习讲义·高三总复习（新教材新高考版）

实验三　探究两个互成角度的力的合成规律 一、实验目的 1．验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则。 2．学会应用作图法处理实验数据并得出结论。 二、实验原理、器材 1．实验原理 互成角度的两个力F1、F2与另外一个力F产生相同的效果，看用平行四边形定则求出的F1、F2的合力F′与F在实验误差允许范围内是否相同。 2．实验器材与装置图 木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺，装置如图所示。 三、实验步骤与操作 1．仪器安装 (1)如实验原理图所示，用图钉把白纸固定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G点，橡皮条的另一端连接轻质小圆环，小圆环上拴上两个细绳套。 2．测量与记录 (1)用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉动小圆环，使橡皮条伸长，小圆环到达某一位置O。记录两个弹簧测力计的读数F1、F2，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向。 (2)只用一个弹簧测力计通过细绳套把小圆环拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数F和细绳套的方向。 (3)改变两个弹簧测力计拉力的大小和方向，再重做两次实验。 四、数据处理 1．用铅笔和刻度尺从O点沿两条细绳套方向画直线，按选定的标度作出这两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示。 2．用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出实验步骤中只用一个弹簧测力计的拉力F的图示。 3．作出F1与F2的合力F′的图示，看F′与F在误差允许范围内是否相等。 五、误差分析 1．系统误差：弹簧测力计本身的误差。 2．偶然误差 (1)读数误差和作图误差。 (2)两力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。 3．减小误差的办法 (1)实验过程中，读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度，要按有效数字和弹簧测力计的精度正确读数和记录。 (2)作图时用刻度尺作平行四边形时借助于三角板，使表示两力的对边一定要平行。 六、注意事项 1．同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：将两只弹簧测力计调零后互钩对拉，读数相同。 2．在同一次实验中，使橡皮条拉长时，结点O的位置一定要相同。 3.用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大也不宜太小，在60°～100°为宜。 4．实验时弹簧测力计应与木板平行，读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度，在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下，拉力的数值尽量大些。 5．细绳套应适当长一些，便于确定力的方向。不要直接沿细绳套的方向画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个点，移开细绳套后，再将所标点与O点连接，即可确定力的方向。 6．在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍长一些。 教材原型实验 某同学用图甲所示装置做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验。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。 (1)要减小实验误差，下列措施可行的是(　　) A．两个力F1、F2的大小要适当大些 B．两个力F1、F2间的夹角要尽量大些 C．拉橡皮筋的细绳要细些且要稍短一些 D．标记细绳方向的点要尽量离结点近些 (2)若实验中弹簧测力计的量程均为5 N，某次实验用两个弹簧测力计拉橡皮筋时，两个绳套间的夹角为60°，两弹簧测力计的示数恰好均如图乙所示，弹簧测力计的示数为________N，你认为这次操作____________(选填“合适”或“不合适”)，原因是___________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)某次实验的结果如图丙所示，这次实验F1、F2刚好垂直，若在图丙所示的实验结果中，保持结点的位置和F2的方向不变，将两个力的夹角增大，则F1________(选填“变大”“变小”或“不变”)，F′________(选填“变大”“变小”或“不变”)。 解析：　(1)为了减小读数误差，应让两力适当大些，故A正确；两个力F1、F2间的夹角不宜过大或过小，那样作图不方便，容易产生误差，故B项错误；为了准确记下拉力的方向，采用两点描线时两点应尽量距离大一些，细绳应长些，故C、D错误。故选A。 (2)弹簧测力计的示数为3.6 N。 这次操作不合适。因为当F1与F2大小都为3.6 N，且夹角为60°时，两个力的合力大小为 F＝2F1cos 30°＝3.6 N>5 N， 即F超过了弹簧测力计的量程，当用一个弹簧测力计拉橡皮筋时将无法操作。 (3)结点的位置不变，合力不变，即F′