第三章 第4节第2课时实验：探究两个互成角度的力的合成规律-2022-2023学年高一新教材物理必修第一册【步步高】学习笔记（人教版）津鲁琼云晋皖黑吉桂贵粤辽渝鄂冀湘甘赣豫新青藏宁蒙陕

第2课时　实验：探究两个互成角度的力的合成规律 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.会通过实验探究互成角度的两个力合成所遵从的规律。 2.练习使用作图法求两个力的合力。 1.科学探究 能从等效替代的角度提出用一个力等效替代两个力的实验思路，设计实验探究的方案，探究分力与合力的关系。 2.关键能力 实验探究能力 一、实验目的 1.练习用作图法求两个力的合力。 2.练习使用弹簧测力计。 3.探究互成角度的两个力合成所遵从的规律——平行四边形定则。 二、实验原理 1.若用一个力F′或两个力F1和F2共同作用都能把橡皮条沿某一方向拉伸至相同长度，即力F′与F1、F2共同作用的效果相同，那么F′为F1、F2的合力。 2.用弹簧测力计分别测出F′和F1、F2的大小，并记下它们的方向，作出F′和F1、F2的图示，以F1、F2的图示为邻边作平行四边形，其对角线即为用平行四边形定则求得的F1、F2的合力F。 3.比较F′与F，若它们的长度和方向在误差允许的范围内相等，则可以证明互成角度的两个力合成遵从平行四边形定则。 三、实验器材 　方木板一块、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(几个)、细芯铅笔。 四、实验步骤 1.用图钉把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方木板上的A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套。 3.用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条的结点伸长到某一位置O，如图所示，记录两弹簧测力计的读数F1和F2，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向。 4.只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数F′和细绳套的方向。 5.改变两个力F1和F2的大小和夹角再重复实验两次。 五、数据处理 1.用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套的方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数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，此对角线即反映合力F的大小和方向。 2.用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的F′的方向作出这只弹簧测力计的拉力F′的图示。 3.比较F′和根据平行四边形定则求出的合力F在大小和方向上是否相同。 六、误差分析 1.误差来源 除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等。 2.减小误差的方法 (1)实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度，要根据弹簧测力计的精确度正确读数和记录。 (2)作图时用刻度尺借助于三角板，表示两力的对边一定要平行。因两个分力F1、F2间的夹角θ越大，用平行四边形定则作出的合力F与F′的误差ΔF就越大，所以，实验中不要把θ取得太大，但也不宜太小，以60°～120°之间为宜。 探究1　实验原理和实验操作 【例1】 (2020·云南大理期末)某同学为了“验证力的平行四边形定则”，实验步骤依次为： (1)用图钉将白纸固定在木板上； (2)将橡皮条的一端拴上两支细绳套，另一端用图钉固定在木板上； (3)用两只弹簧测力计分别互成角度地拉两绳套，将橡皮条与绳套的结点拉到某一位置O。用铅笔描下O点的位置及两绳的方向，并记下弹簧测力计的读数F1、F2。 (4)用铅笔和刻度尺从O点沿两绳套的方向画直线，选好标度，按F1、F2的大小做两个力的图示，用刻度尺与三角板做平行四边形后，求得合力F。 (5)改用一只弹簧测力计向任意一个方向拉绳套，记下绳的方向和弹簧测力计的读数F′，用同样的标度，作出力F′的图示。 (6)比较F′和F的大小和方向是否相同。 (7)改变F1及F2的大小和方向，重复上述步骤。 此同学在实验中操作错误的步骤是________(填步骤序号)。正确的操作是________________________________。 答案　(5)　用一只弹簧测力计将橡皮条与绳套的结点拉到同一位置O 解析　该实验采用的是“等效替代法”，要求两次拉橡皮条结点O要到同一位置，因此在用一个弹簧测力计拉橡皮条时，将橡皮条与绳套的结点拉到同一位置O。 【针对训练1】 (2020·陕西省黄陵县中学期中)某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验，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。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。 (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)实验时，主要的步骤是： A.在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上； B.用图钉把橡皮条的一端固定在方木板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套； C.用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某