第二章 实验三 探究共点力合成的规律-【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（旧教材，教科版）

实验三　探究共点力合成的规律 [footnoteRef:2] [2: ●注意事项 1.位置不变:在同一次实验中,使橡皮筋拉长时结点O的位置一定要相同。 2.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筋时,其夹角不宜太小,也不宜太大,以60°～100°之间为宜。 3.尽量减小误差 (1)在合力不超出量程及在橡皮筋弹性限度内,形变应尽量大一些。 (2)细绳套应适当长一些,便于确定力的方向。 4.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。 ●误差分析 ] 题型一　常规实验 [例1] (2022·四川树德中学模拟预测)“探究两个互成角度的力的合成规律”实验如图甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB与OC为细绳。图乙显示的是在白纸上根据实验结果画出的图。 (1)图乙中一定沿着AO方向的是　　　　(选填F或F′)。  (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.物理模型法 (3)下列说法正确的是　　　　。(多选)  A.两个分力的值稍大一些较好,便于减小作图误差 B.两个分力的夹角越大越好,同时在实验中应注意弹簧测力计与细绳应始终平行纸板但不与纸面接触 C.两分力的夹角应取90°,便于之后运算中采用勾股定理以验证平行四边形定则 D.在同一实验中,两次实验操作O点的位置不能变动 (4)在实验中,如果将细绳也换成橡皮筋,能否验证力的平行四边形定则?答　　　　(选填“能”或“不能”)。  解析:(1)F是通过平行四边形定则作图得出的值,为理论值;而F′是通过一个弹簧测力计沿AO方向拉橡皮筋,使橡皮筋伸长到O点,使得一个弹簧测力计的拉力与两个弹簧测力计的拉力效果相同而测量出的合力,是力F1和F2的合力的实际测量值,其方向一定沿着AO方向。 (2)该实验中要求两次橡皮筋弹性形变效果相同,所以实验采用了等效替代的方法,故B正确。 (3)两个分力的值稍大一些较好,便于减小作图误差,故A正确;两个分力的夹角应适当,不一定取90°,过大、过小都不利于实验操作,故B、C错误;为使合力与两个分力同时作用效果相同,在同一实验中,两次实验操作O点的位置不能变动,故D正确。 (4)如果将细绳也换成橡皮筋,实验时AO橡皮筋拉力的大小和方向都不发生变化,前后效果相同,依旧能验证平行四边形定则。 答案:(1)F′　(2)B　(3)AD　(4)能 [例2] 某探究小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验,将画有坐标轴(横轴为x轴,纵轴为y轴,最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上,如图甲所示。将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外),另一端P位于y轴上的A点时,橡皮筋处于原长。 (1)用一个弹簧测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O,此时拉力F的大小可由弹簧测力计读出。弹簧测力计的示数如图乙所示,F的大小为　　　　 N。  (2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋P端回到A点;现使用两个弹簧测力计同时拉橡皮筋,再次将P端拉至O点。此时观察到两个拉力分别沿图甲中两条虚线所示的方向,由弹簧测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1=4.2 N和F2=5.6 N。 ①用5 mm长度的线段表示1 N的力,以O为作用点,在图甲中画出力F1、F2的图示,然后按平行四边形定则画出它们的合力F合。 ②F合的大小为　　　　 N,F合与拉力F的夹角的正切值为　　　　。  若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内,则合力与两分力的关系符合力的平行四边形定则。 解析:(1)由弹簧测力计的读数规则可知,读数为4.0 N。 (2)①利用平行四边形定则作图,如图所示。 ②由图可知F合=4.0 N,从F合的顶点向x轴和y轴分别作垂线,顶点的横坐标对应长度为1 mm,顶点的纵坐标长度为20 mm,则可得出F合与拉力F的夹角的正切值为0.05。 答案:(1)4.0　(2)①图见解析　②4.0　0.05 [模拟演练1] (2022·广东梅州模拟)某学生学习小组在课外做“验证力的平行四边形定则”的实验。 (1)该实验需要用到如图甲所示的弹簧测力计,并用对拉的方法来选择两个弹簧测力计。有两种选择方案,方案一:两弹簧测力计竖直悬挂在铁架台上对拉;方案二:两弹簧测力计置于尽量光滑的水平桌面对拉,下列说法正确的是　　　　。(多选)  A.弹簧测力计使用前必须进行调零 B.对拉的两个弹簧测力计的量程需一致 C.若方案一的两弹簧测力计读数相等,则可正常使用 D.若方案二的两弹簧测力计读数相等,则可正常使用 (2)该学习小组使用的弹簧测力计量程为5.00 N,将橡皮筋一端固定,先用两个弹簧测力计将橡皮筋另一端拉到某一位置,标记为O点、紧靠细绳标记A