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-【高考领航】2023-2024学年高中物理必修第一册同步核心辅导与测评（人教版）

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]　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。 一、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的共同作用效果相同，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，则可以证明平行四边形定则的正确性。 二、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。 三、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与F2的大小和夹角再重复实验两次。 四、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。 五、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。 考查热点一　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，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。 　 甲　　　　　　乙 (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： ①有重要遗漏的步骤的序号是____________和____________； ②遗漏的内容分别是______________和____________。 解析：(1)本实验采用的科学方法是等效替代法，故选B。 (2)有重要遗漏的步骤的序号是C和E，C中应加上“记下两条细绳的方向”；E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”。 答案：(1)B(2)①C　E　②C中“记下两条细绳的方向”　E中“把橡皮条的结点拉到同一位置O” 考查热点二　数据处理和误差分析 　某同学用如图甲所示的装置做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验。将一木板(图中未画出)竖直放置，与铁架台和轻弹簧所在平面平行。其部分实验操作如下，请完成下列相关内容： 　 甲　　　　　　　　乙　　 丙 (1)如图甲，在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O。 (2)卸下钩码然后将两细绳套系在弹簧下端，用两弹簧测力计将弹簧末端拉到同一位置O，记录细绳套AO、BO的________及两弹簧测力计相应的读数。图乙中B弹簧测力计的读数为________N。 (3)该同学在坐标纸上画出两弹簧测力计拉力FA、FB的大小和方向如图丙所示，请在图丙中作