第2章 实验3 探究两个互成角度的力的合成规律(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(新教材新高考)江苏专用

　探究两个互成角度的力的合成规律 (对应学生用书第44页) 教材原型实验　 　实验原理与操作 实验操作牢记“一注意”和“两记录” (1)注意两次结点O的位置必须相同。 (2)两个弹簧测力计拉橡皮条时，记录两弹簧测力计示数、两细绳方向和结点O的位置。 (3)一个弹簧测力计拉橡皮条时，记录弹簧测力计示数和细绳方向。 [题组训练] 1．某实验小组做“验证平行四边形定则”实验，如图1所示，实验步骤如下： ①用两个相同的弹簧测力计互成角度的拉细绳套，使橡皮条伸长，结点达到纸面上某一位置，记为O1； ②记录两个弹簧测力计的拉力F1和F2的大小和方向； ③只用一个弹簧测力计，将结点仍拉到位置O1，记录弹簧测力计的拉力F3的大小和方向； ④按照力的图示要求，做出拉力F1、F2、F3； ⑤根据力的平行四边形定则做出F1和F2的合力F； ⑥比较F1和F的一致程度。 　 图1　　　　　　　图2 　 图3　　　　　　　图4 (1)本次实验需要用到带细绳套的橡皮条，图中2最合适的是________； (2)某次用弹簧测力计拉橡皮条时弹簧测力计的指针位置如图3所示，弹簧测力计示数为________ N； (3)改变F1和F2，重复步骤①至⑥进行第二次实验，记下结点位置O2，位置O2________(选填“必须”或“不必”)与位置O1相同； (4)实验中，用两个弹簧测力计同时拉，两绳夹角小于90°，一个弹簧测力计示数接近量程，另一个超过量程的一半，请说明这样的操作________(选填“合理”或“不合理”)，理由是__________________________________________________； (5)某同学在坐标纸上画出了如图4所示的两个已知力F1和F2，图中小正方形的边长表示2 N，两个力的合力用F表示，F1、F2与F的夹角分别为θ1和θ2，下列关系正确的有________。 A．F1＝4 N B．F＝12 N C．θ1＝45° D．θ1＜θ2 [解析]　(1)由于细绳套越长对于力的方向测量越准确，所以最合适的是C绳套； (2)根据弹簧测力计指针所指位置读数即可，注意此弹簧测力计分度值为0.1 N，需要估读到下一位，读出的示数在2.62 N到2.65 N之间均可； (3)改变F1和F2，重复步骤①至⑥进行第二次实验，记下结点位置O2，因为是两次不同的实验，则位置O2不必与第一次O1点相同； (4)两绳夹角小于90°，一个弹簧测力计示数接近量程，另一个超过量程的一半，实验操作不合理，因为两分力夹角为锐角时，合力大小大于分力，一个分力已经接近量程，那么只用一个弹簧测力计拉时(合力大小)会超过其量程。 (5)根据平行四边形定则，作出两个力的合力如下：且每个小正方形的边长表示2 N，则由图可知F1＝4 N，合力F＝12 N，根据几何关系可知F1与F的夹角为θ1＝45°，θ1＞θ2，故B、C正确，A、D错误。 [答案]　(1)C　(2)2.63(2.62～2.65均可) (3)不必　(4)不合理　合力超出了弹簧测力计的量程　(5)BC 2．完成以下“验证力的平行四边形定则”实验的几个主要步骤： 甲　　　　　乙 丙 (1)如图甲，用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，记下结点O的位置、两弹簧测力计的读数F1、F2以及两细绳套的方向。 (2)如图乙，用一只弹簧测力计钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到________，记下细绳套的方向(如图丙中的c)，读得弹簧测力计的示数F＝________。 (3)如图丙，按选定的标度作出了F1、F2的图示，请在图丙中： ①按同样的标度作出力F的图示； ②按力的平行四边形定则作出F1、F2的合力F′。 (4)若F′与F__________________________________________， 则平行四边形定则得到验证。 [解析]　(2)如题图乙，用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到同一位置O，记下细绳套的方向，由图示弹簧测力计可读得弹簧测力计的示数F＝4.0 N。 (3)①作出力F的图示如图所示。②根据力的平行四边形定则，作出F1、F2的合力F′，如图所示。 (4)若有F′与F在实验误差允许的范围内大小相等，方向相同，则平行四边形定则得到验证。 [答案]　(2)同一位置O　4.0 N　(3)见解析 (4)在实验误差允许的范围内大小相等，方向相同 　数据处理与误差分析 1．数据处理——作图法 在“探究求合力的方法”实验中，由作图法得到的合力F与实际测量得到的合力F′不可能完全重合，只要在实验误差允许的范围内，可以认为合力F与合力F′重合即可验证平行四边形定则，如图所示。 2．误差分析 (1)用两个测力计拉橡皮条时，橡皮条、细绳和测力计不在同一个平面内，这样得