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

实验三　探究两个互成角度的力的合成方法 授课提示：对应学生用书第48页 1．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F1、F2用平行四边形定则求出的合力F与F′在实验误差允许范围内是否相同。 2．实验仪器 力的关系探究装置、弹簧测力计(两个)、三角板、刻度尺、铅笔。 3．实验步骤 (1)如图1所示，将夹子夹在“力的关系探究装置”的“0”号射线顶端。 (2)如图2(a)所示，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，使汇力圆环与平板上的定位圆重合。用铅笔在平板上记下这两个拉力的大小和方向。 (3)如图2(b)所示，直接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，用铅笔在平板上记下这个拉力的大小和方向。 (4)在平板上用力的图示法作出三个力的图示，如图3所示，观察这三个力的图示所构成的几何图形。 (5)改变第(2)步中两个拉力的大小和方向，重复上述实验步骤。 (6)得出结论：如果以表示两个分力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向，这就是求合力的平行四边形定则。 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)汇力圆环位置 每次实验中均使汇力圆环与平板上的定位圆重合，判断是否重合时，视线要与板面垂直。 (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、弹簧测力计和汇力圆环位于与平板平行的同一平面内。 (3)作图 ①在同一次实验中，选定的比例要相同； ②所作的图要尽量大些； ③严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力。 3．误差分析 (1)弹簧测力计使用前没校零会造成误差。 (2)实验时弹簧测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间有摩擦力存在会造成误差。 (3)两次测量拉力时，汇力圆环没有拉到与定位圆重合的位置会造成偶然误差。 授课提示：对应学生用书第49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方法”实验中，某同学利用力的关系探究装置进行操作，他先用两个弹簧测力计分别沿4、7号射线方向拉细绳，当汇力圆环与平板上的定位圆重合时，两弹簧测力计的示数如图甲所示。当用一个弹簧测力计去拉细绳时，仍使汇力圆环与平板上的定位圆重合，此时细绳沿6号射线方向，且弹簧测力计的示数F′＝2.60 N，如图乙所示。 (1)由图甲可读出两个相互垂直的拉力的大小分别为F1＝________ N和F2＝________ N。 (2)在图丙上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力F。 [答案]　(1)2.10　1.30 (2)如图所示 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，忽略弹簧自重的影响，两弹簧的劲度系数分别为kA＝______N/m，kB＝______N/m。 (3)如图乙所示，将木板水平固定，再用图钉把白纸固定在木板上，将橡皮筋一端固定在M点，另一端系两根细线，弹簧A、B一端分别系在这两根细线上，互成一定角度同时水平拉弹簧A、B，把橡皮筋结点拉到纸面上某一位置，用铅笔描下结点位置记为O，测得此时弹簧A的长度为8.10 cm，弹簧B的长度为11.80 cm，并在每条细线的某一位置用铅笔记下点P1和P2。 (4)如图丙所示，取下弹簧A，只通过弹簧B水平拉细线，仍将橡皮筋结点拉到O点，测得此时弹簧B的长度为13.90 cm，并用铅笔在此时细线的某一位置记下点P，此时弹簧B的弹力大小为F′＝________N(计算结果保留三位有效数字)。 (5)根据步骤(3)所测数据计算弹簧A的拉力FA、弹簧B的拉力FB，在图丁中按照给定的标度作出FA、FB的图示，根据平行四边形定则作出它们的合力F的图示，测出F的大小为________N(结果保留三位有效数字)。 (6)再在图丁中按照给定的标度作出F′的图示，比较F与F′的大小及方向的偏差，若均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。 [解析]　(2)根据胡克定律知，两弹簧