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（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册（教科版2019）

第2课时　实验： 探究两个互成角度的力的合成规律 [对应学生用书P83] 1．练习用作图法求两个力的合力。 2．验证互成角度的两个力合成时遵从平行四边形定则。 1．合力F′的确定：将一根橡皮筋的一端固定，将另一端拉伸到某点，一次只用一个力F′的作用，另一次用两个共点力F1与F2的共同作用，则F′为F1和F2的合力。 2．合力理论值F的确定：作出F1和F2的图示，根据平行四边形定则利用作图法求得合力F。 3．平行四边形定则的验证：在实验误差允许的范围内，比较F′和F是否大小相等、方向相同。 1．在水平放置的薄木板上用图钉固定一张白纸，橡皮筋的一端固定在木板上的K点处，橡皮筋的自然长度为KE。用一根细绳把橡皮筋的E端与轻质小圆环连接起来，如图(a)所示。 2．从小圆环上再引出两根细绳，用两个弹簧测力计钩住这两根细绳，互成角度地用力F1和F2拉小圆环，使橡皮筋伸长。保持小圆环静止，将它此时所处的位置记为O点，如图(b)所示。用笔记下两个拉力F1和F2的方向，并记录它们的大小。 3．撤去F1和F2，改为只用一个弹簧测力计钩住连接小圆环的细绳，用力F拉橡皮筋，使小圆环同样静止于O点处，如图(c)所示。用笔记下拉力F的方向，并记录它的大小。 4．取下白纸，在纸上用同一个标度分别作出力F1、F2及F的图示，如图(d)所示。 5．根据力F1，F2及F的图示，猜想F与F1、F2之间满足怎样的关系。 6．改变F1、F2的大小和方向几次，使小圆环静止在其他位置，重复上述实验和作图，是否能得到同样的结论？通过进一步的实验检验猜想。 产生原因 减小方法 偶然误差 读数 正视、平视弹簧测力计的刻度 作图 (1)控制两分力夹角在60°～120° (2)使弹簧测力计的读数适当大些 1．弹簧测力计使用前要检查指针是否指在零刻度线上，若指针偏离零刻度线，则应校零(无法校正的要记录下零误差)。还需用钩码检查是否存在示值误差，若存在，应加以校正。 2．被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致，拉动时弹簧不可与外壳相碰或摩擦。 3．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。 4．在具体实验时，两分力间夹角不宜过大，也不宜过小，以60°～120°之间为宜。 5．读数时应正视、平视刻度。 6．使用弹簧测力计测力时，读数应适当大些，但不能超出它的测量范围。 [对应学生用书P84] 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数据处理补充完整： (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，沿每条细绳(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)根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F。 (6)比较________的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应的改进后再次进行实验。 解析　(3)用铅笔描出细绳上的几个点，用刻度尺把这些点连成直线(画拉力的方向)，目的是画出与两分力产生相同效果的这个力的方向。 (6)F与F3作比较，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，即可验证力的平行四边形定则的正确性。 答案　(3)用铅笔沿此时细绳(套)的方向描出几个点，用刻度尺把这些点连成直线　(6)F与F3 某探究小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验，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(a)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的大小可由测力计读出。测力计的示数如图(b)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(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1＝4.2 N和F2