第2章 实验3 研究两个互成角度的力的合成

1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
2．(实验原理创新)某实验小组用一个弹簧测力计和一个量角器
等器材探究两个互成角度的力的合成规律，设计了如图所示的实验
装置，固定在竖直木板上的量角器的直边水平，橡皮筋的一端固定
在量角器的圆心 O 的正上方 A 处，另一端系上绳套 1 和绳套 2。主
要实验步骤如下：
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
七、误差分析 1．误差来源 (1)弹簧测力计本身产生的误差、读数误差、作图误差等。 (2)弹簧测力计使用前没调零会造成系统误差。 (3)使用中，弹簧测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间或 弹簧测力计外壳和纸面之间有摩擦力存在会造成系统误差。 (4)两次测量拉力时，橡皮条的结点 O 没有拉到同一点会造成偶 然误差。
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
五、数据处理
1．用铅笔和刻度尺从结点 O 沿两条细绳套方向画直线，按选定
的标度作出这两个弹簧测力计的拉力 F1 和 F2 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实验步骤中
只用一个弹簧测力计时的拉力 F 的图示。
(2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是标记结点 O 的位 置，并记录 OA、OB、OC 三段绳子的方向。
(3)F3 的方向一定竖直向下，由于测量误差和作图误差，F1 和 F2 的合力方向可能偏离竖直方向，所以甲是正确的。
答案：(1)BCD (2)A (3)甲
实验三 研究两个互成角度的力的合成
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
三、实验器材 方木板、白纸、弹簧测力计(两个)、橡皮条、细绳套(两个)、三 角板、刻度尺、图钉(几个)、铅笔。
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
四、实验步骤 1．仪器安装 (1)如实验原理图所示，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 G 点，在橡皮条的另一端拴上 两个细绳套。
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋 P 端回到 A 点；现使用两个弹簧测 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 别沿图甲中两条虚线所示的方向，由弹簧测力计的示数读出两个拉 力的大小分别为 F1＝4.2 N 和 F2＝5.6 N。
3．以拉力 F1、F2 为邻边作平行四边形，验证 F1、F2 间的对角 线在误差允许的范围内是否与拉力 F 的大小、方向相同。
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
六、注意事项 1．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。 2．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°～100°为宜。
C. 控制变量法
D. 建立物理模型法
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
(3)实验时，主要的步骤如下：
A. 在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白
纸钉在方木板上；
B. 用图钉把橡皮条的一端固定在板上的 A 点，在橡皮条的另一
端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；
E. 只用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出 弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力 F′的 图示；
F. 比较 F′和 F 的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
上述步骤中，①有重要遗漏的步骤的序号是________和______； ②遗漏的内容分别是_____________________________________和__ _____________________________________________________。
3 实验
(ⅱ)F 合的大小为________N。若 F 合与拉力 F 的大小及方向的偏 差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。
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
解析：(1)由题图乙可知，F 的大小为 4.0 N。
(2)(ⅰ)画出力 F1、F2 的图示，如图所示。
桌面上，如图甲所示。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 的大小可由弹簧测力计读出。弹簧测力计的示数
如图乙所示，F 的大小为________N。
第二章 相互作用
实验三 研究两个互成角度的力的合成
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
01
回顾教材重“四基”
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
一、实验目的 1．验证两个互成角度的共点力合成时的平行四边形定则。 2．学会用作图法处理实验数据并得出实验结论。
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
解析：(1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至 O 点的拉力一定沿 AO
方向；而用两个弹簧测力计拉橡皮条至 O 点时，根据平行四边形定
则作出的两弹簧测力计拉力的合力，由于误差的存在，不一定沿 AO
方向，故一定沿 AO 方向的是 F′。
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
3．在合力不超出弹簧测力计量程及在橡皮条弹性限度内，应使 橡皮条形变量尽量大一些。细绳套应适当长一些，便于确定力的方 向。
4．统一标度：在同一次实验中，画力的图示时选定的标度要相 同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些。
答案：(1)F′ (2)B (3)①C E ②C 中应加上“记下两条细绳 的方向” E 中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置 O”
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
2．某探究小组做“验证力的平行四边形定则”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
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
(ⅱ)F 合的线段长约为 21.0 mm，所以 F 合大小为215.0×1 N＝4.2 N。
答案：(1)4.0 (2)(ⅰ)见解析图 (ⅱ)4.2
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
(1)改变钩码个数，实验能完成的是______(填选项前字母)。 A. 钩码的个数 N1＝N2＝2，N3＝4 B. 钩码的个数 N1＝N3＝3，N2＝4 C. 钩码的个数 N1＝N2＝N3＝4 D. 钩码的个数 N1＝3，N2＝4，N3＝5
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
(2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是________(填选项 前字母)。
A. 标记结点 O 的位置，并记录 OA、OB、OC 三段绳子的方向 B. 量出 OA、OB、OC 三段绳子的长度 C. 用量角器量出三段绳子之间的夹角 D. 用天平测出钩码的质量
C. 用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使
橡皮条伸长，结点到达某一位置 O，记录下 O 点的位置，读出两个
弹簧测力计的示数；
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
D. 按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力 F1 和 F2 的图示，并用平行四边形定则求出合力 F；
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
2．减小误差的办法 (1)实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度盘，要 按有效数字位数要求和弹簧测力计的精度正确读数和记录。 (2)作图时使用刻度尺，并借助三角板，使所作平行四边形对边 平行且相等。
实验三 研究两个互成角度的力的合成
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
(3)在作图时，你认为图示中________(选填“甲”或“乙”)是正 确的。
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
解析：(1)实验中的分力与合力的关系必须满足|F1－F2|≤F3≤F1 ＋F2(等号在反向或同向时取得)，因此 B、C、D 三项都是可以的。
实验三 研究两个互四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
2．测量与记录 (1)用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条， 使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置 O。记录两弹簧测力计的读数 F1、F2，用铅笔描下 O 点的位置及此时两细绳的方向。 (2)只用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到同样的 位置 O。记下弹簧测力计的示数 F 和细绳套的方向。 (3)更换白纸，改变两弹簧测力计拉力的大小和方向，再重做两 次实验。
3 实验
考点 2 拓展创新实验
1．(实验器材创新)有同学利用如图所示的装
置来验证力的平行四边形定则，在竖直木板上铺
有白纸，A、B 两处固定两个光滑的滑轮，将绳子
打一个结点 O，每个钩码的质量相等，当系统达到
平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力 F1、 F2 和 F3，回答下列问题：
实验三 研究两个互成角度的力的合成
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
Ⅰ. 弹簧测力计挂在绳套 1 上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋与绳
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
(ⅰ)用 5 mm 长度的线段表示 1 N 的力，以 O 为作用点，在图甲中 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。
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
02
研析考点强“四翼”
考点1 考点2
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
考点 1 教材原型实验
1．某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验，如图甲所示， 其中 A 点有一固定橡皮条的图钉，O 为橡皮条与细绳的结点，OB 和
实验三 研究两个互成角度的力的合成
二、实验原理
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
1．力 F 单独作用，与 F1、F2 共同作用的效果相同。 2．用图示法画出拉力 F、F1、F2，用作图工具进行检验。以 F1、 F2 为邻边作平行四边形，F1、F2 间的对角线为 F1 和 F2 的合力 F′， 比较 F′和 F 的大小和方向是否相同。
(2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们的作用效 果可以等效替代，故选项 B 正确。
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
(3)①根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作过程可知， 有重要遗漏的步骤的序号是 C、E。
②在 C 中未记下两条细绳的方向，E 中未说明是否把橡皮条的 结点拉到同一位置 O。
OC 为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
实验三 研究两个互成角度的力的合成
1
2
回顾教材重“四基” 研析考点强“四翼”
3 实验
(1)如果没有操作失误，图乙中的 F 与 F′两力中，方向一定沿 AO
方向的是________。
(2)本实验采用的科学方法是________。
A. 理想
B. 等效替代法