第4章 第1节 第1课时 实验 探究两个互成角度的力的合成规律-【导与练】2023-2024学年高中物理必修第一册同步全程学习全书word（新教材，鲁科版）

第1节　科学探究:力的合成 第1课时　实验:探究两个互成角度的力的合成规律 一、作图分析 1.分力、合力的图示关系:分别作出各组测量中F1、F2和F的图示,用虚线把拉力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接,围成的形状像一个平行四边形,可以推知以F1、F2为邻边作出的平行四边形,F1、F2所夹对角线表示合力F。 2.理论值:在白纸上从O点开始分别作出两只弹簧测力计同时拉橡皮筋时拉力F1和F2两力的图示,并以F1、F2的力的图示为邻边作平行四边形,且作出所夹对角线,该对角线为合力F′,如图所示。 3.测量值:用刻度尺从O点起作出一只弹簧测力计拉橡皮筋时拉力F的图示,可以看到,F与F′基本重合。 4.结论:以表示两个分力F1、F2的有向线段为邻边作出的平行四边形,其两力之间的对角线代表合力F的大小和方向。 二、误差分析 项目 产生 原因 减小方法 偶然 误差 读数 正视、平视弹簧测力计刻度 作图 (1)两分力夹角在60°～120°之间; (2)弹簧测力计读数尽量大些 三、注意事项 1.正确使用弹簧测力计 (1)测量前应首先检查弹簧测力计的零点是否准确,注意使用中不要超过其量程。 (2)实验时,弹簧测力计必须保持与木板平行,且拉力应沿轴线方向。弹簧测力计的指针、拉杆都不要与刻度板和刻度板末端的限位孔发生摩擦。 (3)读数时应正视、平视刻度,估读到最小刻度的下一位。 2.规范实验操作 (1)位置不变:在同一次实验中,将橡皮筋拉长时结点的位置一定要相同。 (2)角度合适:两只弹簧测力计所拉细线的夹角不宜太小,也不宜太大。 (3)在不超出弹簧测力计量程及在橡皮筋弹性限度内的前提下,测量数据应尽量大一些。 (4)细线适当长一些,便于确定力的方向。不要直接沿细线方向画直线,应在细线两端画投影点,去掉细线后,连直线确定力的方向。 3.规范作图: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。 类型一　实验原理及实验操作 [例1] 某同学独自一人进行“探究两个互成角度的力的合成规律”这一实验。因无法同时拉两个弹簧测力计并记录拉力的方向和大小,该同学的实验操作步骤如下: ①在木板上固定白纸,橡皮筋的一端用图钉固定在木板上A点,另一端系上两根带绳套的细绳,在白纸上标出某标记点“O”。 ②先将细绳1的绳套拉至另一标记点“B”并用图钉固定,再用弹簧测力计拉细绳2,将橡皮筋的另一端拉至“O”点并使两细绳间有一定的夹角θ,如图所示。记录此时弹簧测力计的示数F1及细绳2的方向(沿OC方向)。 ③松开细绳1的绳套端,用弹簧测力计拉细绳2,再次将橡皮筋的另一端拉到“O”点,记录此时弹簧测力计的示数F2及细绳2的方向(沿图中虚线方向)。 ④　　　　,记录此时弹簧测力计的示数F3。  ⑤确定标度,作出三个力的图示,观察这些力的图示间的几何关系。 ⑥改变标记点“O”“B”的位置,重复上述实验过程,多次实验。 (1)请写出在上述步骤中遗漏了什么环节:　　　　　　　　　　。  (2)为完成这一实验,该同学应在步骤④中进行的操作过程为　 。  (3)该同学根据记录的三个力F1、F2和F3作图,下列图示符合实验过程的是　　　　。  解析:(1)操作步骤中没有标记C点位置。 (2)将细绳2的绳套拉至标记点“C”并用图钉固定,再用弹簧测力计拉细绳1,将橡皮筋的另一端拉至“O”点,且使细绳1沿OB方向,记录此时弹簧测力计的示数F3及细绳1的方向。 (3)等效果的力F2应该与橡皮筋共线,为虚线AO方向;F1、F3的合力F合应该指向平行四边形的对角线,故选D。 答案:(1)没有标记C点位置　(2)见解析　(3)D 类型二　实验数据的处理 [例2] 在“探究求合力的方法”实验中,把白纸用图钉固定在木板上,再把橡皮条的一端用图钉固定在白纸上,另一端连接细绳套。 (1)以下操作正确的是　　　　。  A.实验时,用两个弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点,再换一个弹簧测力计拉橡皮条,可以不一定要拉到O点,只要橡皮条伸长的长度一样就行 B.实验中,弹簧测力计必须保持与木板平行,读数时视线要正对弹簧测力计的刻度 C.实验中,拉弹簧测力计的力越大越好,两个弹簧测力计之间夹角必须取90°,以便于算出合力的大小 D.实验中只要记录弹簧测力计的示数和结点O的位置 (2)某次实验中,弹簧测力计C的指针位置如图甲所示,其示数为　　　　 N。  (3)在另一次实验中,两弹簧测力计拉力的图示已作出(如图乙所示),方格每边的长度表示1.0 N,O是橡皮条的一个端点。则合力F的大小为　　　　 N。(结果保留2位有效数字)  解析:(1)实验要保证两个弹簧测力计的拉力与一个弹簧测力计的拉力效果相同,则橡皮条要沿相同方向伸长量相同,则O