实验07　实验：探究两个互成角度的力的合成规律-【同步实验课】高一物理教材实验大盘点（人教版2019必修一册）

实验03 探究两个互成角度的力的合成规律 探究两个互成角度的力的合成规律 1．【实验原理】 原理装置图 互成角度的两个力与一个力产生相同的效果 (1)等效法：一个力F′的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点，所以一个力F′就是这两个力F1和F2的合力，作出力F′的图示，如图所示． (2)平行四边形定则：根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示． (3)验证：比较F和F′的大小和方向，若在误差允许的范围内相等，则验证了力的平行四边形定则． 2．【实验器材】 木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计(2只)、三角板、刻度尺等． 3．【实验步骤】 (1)用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上，如图所示． (2)用两个弹簧测力计分别钩住两个绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一点O. (3)用铅笔描下结点O的位置和两个细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数F1、F2，利用刻度尺和三角板作平行四边形，画出对角线所代表的力F. (4)只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面实验中的相同位置O，记下弹簧测力计的读数F′和细绳的方向，以同样的标度作出F′的图示． (5)比较F和F′，观察它们在实验误差允许的范围内是否相等． 4．【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． 5．【注意事项】 (1)弹簧相同：使用弹簧测力计前，要先观察指针是否指在零刻度处，若指针不在零刻度处，要设法调整指针，使之指在零刻度处，再将两个弹簧测力计的挂钩钩在一起，向相反方向拉，两个示数相同方可使用． (2)位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同． (3)角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60°～120°之间为宜． (4)尽量减少误差：在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些；细绳套应适当长一些，便于确定力的方向． (5)统一标度：在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些． 操作要领 (1)等效：同一次实验中两次把橡皮条拉长后的结点O位置必须保持不变。 (2)拉力：沿弹簧测力计轴线方向拉(与板面平行)，橡皮条、弹簧测力计和细绳套与板面平行；两分力F1、F2的夹角不要太大或太小。 (3)记录：记下每次各力的大小和方向，标记方向的两点尽量远些。 (4)作图：选定比例要相同，严格按力的图示要求作平行四边形求合力。 创新角度：实验原理、装置的改进 合力的改进：橡皮筋伸长到同一位置→钩码(重物)的重力不变 分力的改进：弹簧测力计示数→ 力的大小创新：弹簧测力计的示数→橡皮筋长度的变化 【典例1】某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”．弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置．分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和细线的方向． (1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为________ N. (2)下列不必要的实验要求是________．(请填写选项前对应的字母) A．应测量重物M所受的重力 B．弹簧测力计应在使用前调零 C．细线方向应与木板平面平行 D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置 (3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，在保证现有器材不变的情况下怎样调整水平拉力B.___________________ ________________. 创新点分析 利用钩码静止体现等效。 【典例2】某同学找到一条遵循胡克定律的橡皮筋，并利用如下实验器材研究两个互成角度力的合成规律：刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子、质量不同的小重物若干、木板．实验方案如下： ①将橡皮筋的两端分别与两条细绳相连，测出橡皮筋的原长； ②将橡皮筋一端细绳用钉子固定在竖直木板上的A点，在橡皮筋的中点O用细绳系住重物，使重物自然下垂，如图甲所示； ③将橡皮筋的另一端细绳固定在竖直木板上的B点，如图乙所示． (1)为完成本实验，下列还必须测量的物理量为________．(填选项前的字母) A．小重物的质量 B．细绳的长度 C．图甲中OA段橡皮筋的长度 D．图乙中OA和OB段橡皮筋的长度 (2)在完成本实验的过程中，必须