第二章 实验3 探究两个互成角度的力的合成规律-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教师用书word（新教材，粤教版）

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 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。 三、实验器材 “力的关系探究装置”、夹子、橡皮筋、汇力圆环、细绳、弹簧测力计两个。 四、实验步骤 1.在实验桌上平放“力的关系探究装置”,将夹子夹在“力的关系探究装置”的“0”号射线顶端,如图。 2.如图a,分别将弹簧测力计连接在两根细绳的末端,沿任意两条射线方向拉细绳,夹角要适中,使汇力圆环与平板上的定位圆重合。记下两个拉力F1、F2的大小和方向。 3.如图b,只用一个弹簧测力计去拉细绳,同样使汇力圆环与平板上的定位圆重合,记下拉力F的大小和方向。 4.选定标度,作出F1、F2、F的图示,观察图c中三个力所构成的图形。(补齐其他边) 5.改变第(2)步当中两个拉力的大小和方向,重复上述步骤。 6.结论:F和对角线F′在误差范围内重合,说明两个力合成时,用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形,则平行四边形的对角线代表的力与合力的大小和方向是相同的。 五、数据处理 1.分力、合力的图示关系:分别作出各组测量中F1、F2和F的图示,用虚线把拉力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接,围成的形状像一个平行四边形,可以推知以F1、F2为邻边作出的平行四边形的对角线表示合力F。 2. 理论值:在平板上分别作出两个弹簧测力计同时拉橡皮筋时拉力F1和F2两力的图示,并以F1、F2的力的图示为邻边作平行四边形,且作所夹对角线,该对角线为合力F′,如图所示。 3.测量值:用刻度尺从O点起作出一个弹簧测力计拉橡皮筋时拉力F的图示。 4.结论:以表示两个共点力F1、F2的有向线段为邻边作出的平行四边形,其两个邻边之间的对角线代表合力的大小和方向。 六、注意事项 1.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,要调整指针使其指在零刻度处。再将两只弹簧测力计的挂钩钩在一起,向相反方向拉,如果两只弹簧测力计示数相同方可使用。 2.实验中的两个细绳套不要太短。 3.在同一次实验中,使橡皮条拉长时点O的位置一定要相同。 4.用两只弹簧测力计钩住细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°之间为宜。 5.在用力拉弹簧测力计时,拉力应沿弹簧测力计的轴线方向。弹簧测力计中弹簧轴线、橡皮条、细绳套应该位于与纸面平行的同一平面内。要防止弹簧测力计卡壳,防止弹簧测力计或橡皮条与纸面有摩擦。 6.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。 七、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盘,要按有效数字位数要求和弹簧测力计的精度正确读数和记录。 (2)作图时使用刻度尺,并借助三角板,一定要使表示两力的对边平行。 考点一　基础性实验 　　　　　　 　　　　　 　　　　　 [例1] [实验原理与操作] 某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示,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示。 (1)如果没有操作失误,图乙中的F与F′两力中,方向一定沿AO方向的是　　　　。  (2)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 (3)实验时,主要的步骤如下: 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,结点到达某一位置O,记录下O点的位置,读出两个弹簧测力计的示数。 D.按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F。 E.只用一个弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧测力计的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力F′的图示。 F.比较F′和F的大小和方向,看它们是否相同,得出结论。 上述步骤中,有重要遗漏的步骤的序号是　　　　和　　　　;改正办法分别是　　　　　　　　和　。  解析:(1)用一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿AO方向;而由于误差的存在,根据平行四边形定则作出的合力不一定沿AO方向,故一定沿AO方向的是F′。 (2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同,它们的作用效果可以等效替