第3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（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第一册（教科版2019）

第2课时　实验：探究两个互成角度的力的合成规律

一、本版教材实验理清楚

实验目的

1．探究两个互成角度的共点力与其合力间的关系。

2．学习用等效替代的思想探究矢量合成的方法。

实验器材

木板、橡皮筋、细绳、轻质小圆环、两个弹簧测力计、图钉、白纸、铅笔、刻度尺、三角板。

实验原理

1．实验的基本方法——等效替代法。

2．设计思路

(1)让两个互成角度的共点力F1和F2作用于某一物体，并产生明显的作用效果。

(2)用一个力F来代替F1和F2，产生同样的作用效果。

(3)测出F1、F2和F，比较它们的大小和方向，找出规律。

实验步骤

1．在桌上平放一块木板，在木板上铺一张白纸，用图钉把白纸固定在木板上。

2．用图钉把橡皮筋的一端固定在木板上的K点，橡皮筋的自然长度为KE。用一根细绳把橡皮筋的E端与轻质小圆环连接起来，如图(a)。

3．从小圆环上再引出两根细绳，用两个弹簧测力计分别勾住这两根细绳，互成角度地用力F1和F2拉小圆环，使橡皮筋伸长，使小圆环到达某一位置O，如图(b)所示。

4．用铅笔记下O点的位置和两条细绳的方向，读出并记录两个弹簧测力计的示数F1、F2。(在使用弹簧测力计的时候，要注意使弹簧测力计与木板平面平行)

5．只用一个弹簧测力计钩住连接小圆环的细绳，通过细绳把小圆环拉到同样的位置O，读出并记录弹簧测力计的示数F，记下细绳的方向，如图(c)所示。

数据分析及结论

取下白纸，用铅笔和刻度尺在白纸上从O点沿着两条细绳的方向画直线，按着一定的标度作出两个力F1和F2的图示，再按同一标度作出只用一个弹簧测力计拉动橡皮筋的这个力F的图示，如图(d)。

1．数据分析

比较F1、F2、F的大小和方向，能否看出三者之间的关系？

试一试，以F1、F2为邻边作平行四边形，并作出对角线F′。

比较F′与合力F的大小和方向，看它们在误差范围内是否大小相等，方向相同。

2．实验结论：对角线F′和合力F在误差范围内重合，说明两个共点力合成时，用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，则此两邻边间的平行四边形的对角线所代表的力就是合力。

误差分析

 

注意事项

1．结点

(1)定位小圆环时要准确；

(2)同一次实验中连接橡皮筋小圆环位置必须保持不变。

2．拉力

(1)用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向；

(2)应使橡皮筋、弹簧测力计和细绳位于与纸面平行的同一平面内；

(3)两个分力F1、F2间的夹角不要太大或太小。

3．作图

(1)在同一次实验中，选定的比例要相同；

(2)严格按力的图示要求和作图法作出F1、F2及F之间满足的关系，求出合力。