第2章 实验3 探究两个互成角度的力的合成规律-【优化探究】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（人教版多选 新教材 新高考）

实验三　探究两个互成角度的力的合成规律 授课提示：对应学生用书第42页 1．实验原理 (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，如右图所示。 (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、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺、铅笔。 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。 (2)用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O，如图甲所示。 (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，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力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相同的位置O，记下弹簧测力计的读数F′和细绳的方向，如图乙所示。 (5)比较F′与用平行四边形定则求得的合力F，看它们在实验误差允许的范围内是否相同。 1．正确使用弹簧测力计 (1)将两只弹簧测力计调零后水平互钩对拉过程中，读数相同，可选；若不同，应另换或调校，直至相同为止。 (2)使用时，读数应尽量大些，但不能超出弹簧测力计量程。 (3)拉力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致。 (4)读数时应正对、平视刻度。 2．注意事项 (1)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，是为了使合力的作用效果与两个分力共同作用效果相同，这是利用了等效替代的思想。 (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条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60°～100°之间为宜。 (3)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。 (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。 3．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。 授课提示：对应学生用书第43页 命题点一　教材原型实验 角度1　实验原理与操作 典例1　在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在板上一点，两个细绳套系在橡皮条的另一端。用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图所示。请将以下的实验操作和处理补充完整。 (1)用铅笔描下结点位置，记为O。 (2)记录两个弹簧测力计的示数F1和F2，沿每个细绳套的方向用铅笔分别描出几个点，用刻度尺把相应的点连成线。 (3)只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O，记录测力计的示数F3，________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F3。 (5)以F1和F2为邻边作平行四边形，其对角线为F。 (6)比较________的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并做出相应的改进后再次进行实验。 [解析]　(3)用铅笔描出细绳套上的几个点，用刻度尺把这些点连成直线，目的是画出同两分力产生相同效果的这个力的方向。 (6)F与F3做比较，即比较用平行四边形定则作出的合力和产生相同效果的实际的力是否相同，即可得出两个互成角度的力的合成规律遵循力的平行四边形定则。 [答案]　(3)沿此时细绳套的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把这些点连成直线　(6)F与F3 角度2　数据处理与分析 典例2　某同学在“验证力的平行四边形定则”的实验中，利用以下器材： 两个轻弹簧A和B、白纸、方木板、橡皮筋、图钉、细线、钩码、刻度尺、铅笔。 实验步骤如下： (1)用刻度尺测得弹簧A的原长为6.00 cm，弹簧B的原长为8.00 cm。 (2)如图甲所示，分别将弹簧A、B悬挂起来，在弹簧的下端挂上质量为m＝100 g的钩码，钩码静止时，测得弹簧A长度为6.98 cm，弹簧B长度为9.96 cm。重力加速度g取9.8 m/s2，忽略弹