实验 (四) 探究两个互成角度的力的合成规律

实验（四）探究两个互成角度的力的合成规律1．在做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，以下说法中正确的是() A．用两个弹簧测力计拉小圆环时，两细绳之间的夹角必须为90°，以便求出合力的大小

B．用两个弹簧测力计拉小圆环时，小圆环的位置必须与用一个弹簧测力计拉时小圆环的位置重合

C．若用两个弹簧测力计拉时合力的图示F与用一个弹簧测力计拉时拉力的图示F′不完全重合，说明力的平行四边形定则不一定是普遍成立的

D．同一实验过程中，小圆环所处的位置O允许变动

解析：选B两细绳之间的夹角是任意的，A错误；同一实验过程中，前后两次小圆环的位置相同，力的作用效果才相同，B正确，D错误；由于测量和作图存在误差，F′和F 的方向不一定完全重合，实验可以证明，在误差允许的范围内，平行四边形定则总是成立的，C错误。

2.某同学利用如图所示的装置来“探究两个互成角度的力的合成规

律”：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打

一个结点O，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数

读出三根绳子的拉力F T OA、F T OB和F T OC，回答下列问题：

(1)改变钩码个数，实验能完成的是________。(绳子能承受的拉力足

够大)

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

(2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是________。

A．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向和钩码个数

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

(3)在作图时，你认为图中________(填“甲”或“乙”)是正确的。

解析：(1)对O点受力分析如图所示，OA、OB、OC分别表示F T OA、F T OB、

F T OC的大小，由于三个共点力处于平衡，所以F T OA、F T OB的合力大小等于

F T OC，且F T OC

D能完成实验。

(2)为探究求合力的方法，必须作受力图，所以先明确受力点，即标记结点O的位置，其次要作出力的方向并读出力的大小，最后作出力的图示，故最重要的一个步骤是要记录钩码的个数和记录OA、OB、OC三段绳子的方向，故A正确，B、C、D错误。

(3)以O点为研究对象，F3的实际作用效果在OC这条线上(竖直方向)，由于误差的存在，F1、F2的合力的理论值与实际值有一定偏差，故题图甲符合实际，题图乙不符合实际。

答案：(1)BCD(2)A(3)甲

3．在“探究两个互成角度的力的合成规律”中，将橡皮条的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小分度为0.1 N的弹簧测力计，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮条的活动端拉到O点时；两根细绳相互垂直，如图甲所示，这时弹簧测力计的读数可从图中读出。

(1)由图甲可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为________N和________N。(只需读到0.1 N)

(2)在如图乙所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。

解析：(1)由题图甲知，竖直向下的弹簧测力计读数为2.5 N，水平向右的弹簧测力计读数为4.0 N。

(2)两力均是0.5 N的整数倍，因此，选方格纸中一个小方格的边

长表示0.5 N，应用平行四边形定则，即可画出两个力以及它们的合

力如图所示。

答案：(1)2.5 4.0(2)见解析图

4．在课外活动小组进行研究性学习的过程中，某研究小组设计了一个实验来“探究两个互成角度的力的合成规律”，其设计方案为：用3根相同的橡皮条、4个图钉、1把直尺和1支铅笔、3张白纸、平木板来验证力的平行四边形定则。其步骤如下：

①将拴有橡皮条的图钉A、B适当张开钉在木板上，拉第3根橡皮条，使3根橡皮条互成角度拉伸，待结点处的图钉O静止时，钉下C图钉，并记录图钉O的位置和图钉A、B、C的位置。

②将x1、x2、x3按一定比例图示表示出来，以x1、x2为邻边作平行

四边形，求出其对角线OC′，比较OC′与OC的长度(即x3的长度)及

方向，若相等，且在同一条直线上，则达到目的，若OC′与OC有一微

小夹角θ，则有误差(如图所示)。

③测出此时这3根橡皮条的长度L1、L2、L3，分别算出它们的伸长量x1＝L1－L0，x2＝L2－L0，x3＝L3－L0。

④将3根橡皮条的一端都拴在一个图钉O上，将这三根橡皮条的另一端分别拴上图钉

A、B、C，注意此时4个图钉均未固定在板上。

⑤用刻度尺测出橡皮条的自由长度L0，注意从图钉脚之间测起。

(1)请你确定该研究小组的实验步骤的顺序是__________________。

(2)对于本实验下列论述中正确的是________。

A．实验中用到了图钉O受到3个力而静止，任意两个力的合力与第3个力大小相等、方向相反的原理，使合力和分力在一次实验中全部出现，从而简化了实验的过程B．实验中用到了胡克定律，简化了力的测量，可以不用弹簧测力计就完成实验

C．由于实验中总有OC′与OC的微小夹角θ，实验有误差，该方法不可取

D．3根橡皮条不能做到粗细、长短完全相同，是该实验的主要误差来源之一

解析：(1)该实验的过程中应该首先将3根橡皮条拴在图钉上，这样便于测橡皮条的原长，之后就要固定两个图钉拉第三根橡皮条到适当的位置进行实验，把第3个图钉也固定好后就可测每根橡皮条的长度并计算出伸长量，最后按照胡克定律转换成力，作出力的图示进行实验研究，所以正确的实验步骤是④⑤①③②。

(2)该实验的关键是应用3个力平衡的特点进行实验原理的改进，应用胡克定律将测量