第二章 实验3 探究两个互成角度的力的合成规律-【直击双1流】2024高考物理一轮复习讲义

实验 3 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遵循 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 一个力F的作用效果和两个力F1、F2 的共同 作用效果都是让同一根一端固定的橡皮条伸长 到同一位置,所以力 F 就是力 F1 和 F2 的合力。 作出力 F 的图示,再根据平行四边形定则作出力 F1 和 F2 的合力 F′的图示,比较 F和 F′的大小和 方向是否相同,若相同,则说明互成角度的两个 力合成时遵循平行四边形定则。 三、实验器材 木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、两个弹 簧测力计、两个三角板、刻度尺、铅笔。 四、实验步骤 如图甲所示, 轻质小圆环挂在橡皮条的一 端,另一端固定,橡皮条的长度为 GE。 如图乙所示,用手通过两个弹簧测力计共同 拉动小圆环。 小圆环受到拉力 F1、F2 的共同作 用,处于 O 点,橡皮条伸长的长度为 EO。 撤去 F1、F2,改用一个力 F单独拉住小圆环, 仍使它处于 O 点,如图丙所示。 力 F 单独作用, 与 F1、F2 共同作用的效果是一样的,都能使小圆 环保持静止,由于两次橡皮条伸长的长度相同, 即橡皮条对小圆环的拉力相同,所以 F 等于 F1、 F2 的合力,如图丁所示。 五、数据处理 1. 用铅笔和刻度尺从结点 O 沿两条细绳方 向画直线,按选定的标度作出这两只弹簧测力计 的拉力F1 和F2 的图示,并以F1 和F2 为邻边作平 行四边形,过 O 点画平行四边形的对角线,此对 角线即为合力 F′ 的图示。 2. 用刻度尺从 O 点按同样的标度沿记录的 方向作出拉力 F 的图示。 3. 比较 F 与 F′ 是否完全重合或几乎完全重 合,从而验证平行四边形定则。 六、注意事项 1. 在同一次实验中,橡皮条拉长时结点 O 的 位置一定要相同,这是为了使合力与两个分力的 作用效果相同。 2. 不要用老化的橡皮条,检查方法是用一个 弹簧测力计拉橡皮条,且反复拉几次,使橡皮条拉 到相同的长度看弹簧测力计的读数有无变化。 3. 用两个弹簧测力计通过细绳套互成角度 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 92第二章 相互作用——力 　　　 地拉橡皮条时,其夹角不宜太小,也不宜太大,以 60° 到 120° 之间为宜。 4. 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,去掉细绳套后,再将所 标的点与 O 点连成直线确定力的方向。 5. 在同一次实验中,画力的图示所选定的标 度要相同,并且选取标度要恰当,使所作的力的 图示稍大一些。 例 1 (2023·河北省唐山市玉田县第一中 学开学考试)“探究两个互成角度的力的合成规 律” 的实验装置如图甲所示,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,F 为用平行四边形定则作出的合力。 (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) 图乙中的 F 与 F′ 两力中,方向一定沿 AO 方向的是 。 (3) 为了完成实验,在用两个完全相同的弹 簧测力计成一定角度拉橡皮筋时, 必须记录的 有 。 A. 两细绳的方向 B. 橡皮筋的原长 C. 两弹簧测力计的示数 D. 结点 O 的位置 (4) 本实验中,采取下列哪些方法和步骤可 以减小实验误差? 。 A. 两个分力 F1、F2 间的夹角越小越好 B. 两个分力 F1、F2 的大小要适当大些 C. 拉橡皮筋的细绳要稍短一些 D. 实验中,弹簧测力计必须与木板平行,读 数时视线要正对弹簧测力计刻度 (5) 在实验中,如果将细绳换成橡皮筋,那 么实验结果将 (填“变” 或“不变”)。 (1) 合力与分力是等效替代的关系, 因此本实验运用的科学方法是等效替代法,故 B 正确,A、C、D 错误。 (2) 实验中方向与 AO 方向相同的是实验 值,而理论值是用平行四边形定则作出的,即 F 是理论值,F′ 是实验值。 由于误差的存在,F 与 F′ 不重合,故方向一定沿 AO 方向的是 F′。 (3) 实验过程