精品解析：2.7 实验三　探究两个互成角度的力的合成规律（讲） -2024届高考物理一轮复习

第二章 相互作用 实验三　探究两个互成角度的力的合成规律 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（2只）、三角板、刻度尺等。 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，如图所示。 （2）用两个弹簧测力计分别钩住两个绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一点O。 （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F1、F2，利用刻度尺和三角板作平行四边形，画出对角线所代表的力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实验中的相同位置O，记下弹簧测力计的读数F′和细绳的方向，以同样的标度作出F′的图示。 （5）比较F和F′，观察它们在实验误差允许的范围内是否相等。 4.数据处理 （1）用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力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，此对角线即为合力F的图示。 （2）用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出拉力F′的图示。 （3）比较F与F′是否完全重合或几乎完全重合，从而验证平行四边形定则。 5.注意事项 （1）弹簧相同：使用弹簧测力计前，要先观察指针是否指在零刻度处，若指针不在零刻度处，要设法调整指针，使之指在零刻度处，再将两个弹簧测力计的挂钩钩在一起，向相反方向拉，两个示数相同方可使用。 （2）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。 （3）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°~120°之间宜。 （4）尽量减少误差：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。 （5）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。 考点一　教材原型实验 典例精析 变式巩固 1. 某同学用如图甲所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M，弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置，分别读出弹簧测力计A和B的示数，图乙为A的示数。在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和细线的方向。 （1）本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，弹簧测力计A的拉力为_________N。 （2）下列的实验要求中不必要的是_________。 A．细线应尽可能长一些 B．应测量重物M所受的重力 C．细线与之间的夹角应尽可能大于 D．改变拉力的大小与方向，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置 （3）图丙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示，下列说法正确的是_______。 A．图中的F是力和合力的理论值 B．图中的是力和合力的理论值 C．F是力和合力的实际测量值 D．本实验将细绳都换成橡皮条，同样能达到实验目 2. 某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为5 N的弹簧测力计两个，橡皮条（带两个较长的细绳套），刻度尺，图钉（若干个）． ①具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有______． A．橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上 B．重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同 C．使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度 D．用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力 ②该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置O，力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示．其中对于提高实验精度最有利的是_____． A. B. C. D. 3. 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________。 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