第三章 第四节 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（粤教版2019）

第2课时　实验：探究两个互成角度的力的合成规律 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的平行四边形定则． 1．合力F′的确定：把一端固定的同一根橡皮条另一端拉伸到某点，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． 方木板、白纸、弹簧测力计(两个)、橡皮条、细绳套、三角板、刻度尺、图钉(若干). 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．用两个弹簧测力计分别勾住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一位置O，如图甲所示．记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向． 4．用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细线方向画直线，按选定的标度作出这两个弹簧测力计的读数F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，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，如图乙所示． 5．只用一个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和细绳套的方向，用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出这个弹簧测力计的拉力F′的图示，如图乙所示． 6．比较力F′与平行四边形定则求出的合力F在大小和方向上是否相同． 7．改变两个力F1和F2的大小和夹角，再重复实验两次． 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)两分力夹角在60°～120°之间 (2)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，否则应校正零位(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，使橡皮条拉长时结点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． 在“验证力的平行四边形定则”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)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)，目的是画出同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)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 某探究小组做“验证力的平行四边形定则”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)用一只测力计将橡皮筋的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＝4.20 N和F2＝5.60 N. ①用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O点为作用点，在图(a)中画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合； ②F合的大小为________N，F合与拉力F的夹角的正切值为________． 若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所