研究共点力的合成实验专题

研究共点力的合成实验专题

研究共点力的合成实验

【实验原理】等效替代

【实验器材】两个弹簧秤、带绳套的橡皮筋、图板、图钉

、白纸、刻度尺、量角器（三角板）

【实验步骤】

1．用两个弹簧秤互成角度地拉绳套，使橡皮筋伸长到一定

的位置，记下结点的位置O，画出两绳套的方向，记录两

弹簧秤示数F1和F2。

2．用一个弹簧秤将橡皮筋拉伸，使结点仍拉到位置O，画

出绳套方向，记录弹簧秤示数F

3．用相同标度作出F1、F2与合力F’，以F1和F2为邻边

作出平行四边形，得到其对角线F’，看F’和F是否完

全重合。

【实验结论】

通过实验得出，如果用表示两个共点力F1和F2的线段为邻边做平行四边形，那么合力F的大小和方向就可以用F1、F2所夹的对角线表示。在误差范围内，分力的合成符合平行四边形定则。

【要记录的数据：】

①结点伸长到的位置。

②合力和两个分力的大小——弹簧秤示数。

③合力和两个分力的方向——描点记录细绳方向。

【数据处理】

用相同标度作出两个分力与合力F，用平行四边形定则作出两个分力的合力F’，用标度量出F’大小，再比较F’和F。

注意事项：

1)弹簧秤事先要调零；水平放时调零；使用时不能超过弹性限度。

2)利用弹簧秤拉橡皮绳时须贴近且平行木板，与细线平行；细绳套应适当长些，便于确定力的方向，

3)拉力应适当大些(误差读数误差可减小)；两个力之间的夹角不能太大，在两个力大小一定时，夹角越大，合力越小，弹簧形变越小，相对误差越大。

4) 2次拉，拉到同一结点处(效果相同)；

5)沿细绳确定拉力方向时，所选的二个定位点应相距远一点；

6)图示F，F1、F2时必须用同一标度，且线段应取长些；

F 1

F 2

甲

乙

A

F 1

F 2

甲

乙

A

7)分析力的大小、方向变化时，一般采用作图法。 题型一：实验步骤和注意事项

例1.(松江一模) “研究共点力的合成”的实验情况如图甲所示，其中A 为固定橡皮筋的图钉，O 为橡皮筋与细绳的结点，OB 和OC 为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示。

（1）图乙中的F 与F ′两力中，方向一定沿AO 方向的是___________。 （2）（单选题）本实验采用的科学方法是（ ）

A ．理想实验法

B ．等效替代法

C ．控制变量法

D ．建立物理模型法 （3）（多选题）实验中可减小误差的措施有（ ） A ．两个分力F 1、F 2的大小要尽量大些 B ．两个分力F 1、F 2间夹角应越大越好

C ．拉橡皮筋时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行

D ．AO 间距离要适当，将橡皮筋拉至结点O 时，拉力要适当大些

注意理论值和实际值的比较，理论值是根据平行四边形定则画出，等效替代思想，误差分析见前面。 （1）F ′，（2）B ，（3）A C D

例2.(青浦区一模)在做“互成角度的两个力的合成”的实验中，下列叙述中正确的是 ：（ ） A ．两弹簧秤的拉力可以比橡皮条的拉力大；

B ．若橡皮条的拉力是合力，则两弹簧秤的拉力是分力；

C ．两次拉橡皮条时，需将橡皮条拉到同一位置，这样做的目的是保证两次弹簧秤拉的效果相同；

D ．若只增大某一弹簧秤的拉力大小，而又要保证橡皮条结点的位置不变，只需调整另一弹簧秤拉力的大小即可。

分力可能大于合力，但分力与合力是相对于相同的受力物体而言，保证合力不变，要同时改变力的大小和方向。AC

例3.（普陀二模） “研究共点力的合成”的实验情况如图甲所示，其中A 为固定橡皮筋的图钉，O 为橡皮筋与细绳的结点，OB 和OC 为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示。主要步骤是： （A ）在桌面上放一块方木板，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木板上的A 点，在橡皮条的另一端栓上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；

（C ）用两个弹簧秤分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O ，记下O 点的位置和两个弹簧秤的示数；

（D ）按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧秤的拉力F 1和F 2的图示，并用平行四边形定则求出合

（E ）只用一只弹簧秤，通过弹簧秤拉橡皮条使其伸长，读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按相同标度作出这个力F ’的图示；

（F ）比较F ’和F ，看它们是不是相同，得出结论；

上述步骤中：（1）有重要遗漏的步骤是 （填序号）；(2) 相应的遗漏内容分别是 （3）图乙中的F 与F ′两力中，方向一定沿AO 方向的是___________。 实验步骤可看知识点，理论值和实际值差别。

(1) C E F (2) 记下两个弹簧秤的细绳方向；结点到达O 位置；改变两个力的夹角，再做一组（或几组）。(3) F ˊ

例4.(黄浦、嘉定二模)（多选）在“研究共点力的合成”实验中，需要将橡皮筋的一端固定在A 点，用两个弹簧秤（量程均为5N ）通过细绳互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋的另一端伸长到O 点。关于这一实验过程，下列操作正确或设计能实现的是（ ）

（A ）实验前，先将所用的弹簧秤竖直提起，挂钩上无任何重物，检查读数是否为零 （B ）将结点拉到位置O 时，拉力F 1、F 2要适当大些 （C ）拉橡皮筋时，橡皮筋、细绳和弹簧秤应贴近且平行于木板 （D ）可以通过操作使两个弹簧秤的读数均为4N ，且两弹簧秤拉力的方向相互垂直，然后再用其中一个弹簧秤来测量出它们的合力，与用作图法求出的合力进行比较。 注意弹簧秤的调零不是这样做的，两个力均为4N 且相互垂直时，合力超过5N 。BC 题型二： 实验误差分析和数据处理

例5.（杨浦一模）在做“研究共点力的合成”实验时， （1）(多选题)下面措施中有利于提高实验精确度的是 (A) 橡皮条弹性要好，拉到O 点时，拉力要适当大些． (B) 两个分力F 1和F 2间的夹角要尽量大些．

(C) 拉橡皮条时，橡皮条细绳和弹簧秤应贴近且平行纸面． (D) 套橡皮条的绳套要细些且稍长为好．

（2）实验结果是否会有误差？若有，造成误差的主要原因是什么？ 夹角大会增大相对误差。

（1）（ ACD ）（得4分），（2）记录力的大小、方向和作图时等有误差（得2分）

例6.（上海调研）某同学在做验证互成角度的两个力合成的平行上边形定则实验时，把橡皮条的一端用图钉固定于P 点，同时用两个弹簧秤将橡皮条的另一端拉到位置O 。这时两弹簧秤的示数分别为F A ＝3.5N 、

F B ＝4.0N ，其位置记录如图甲所示。倘若橡皮条的活动端仅用一个弹簧秤拉着，也把它拉到O 点位置，弹

簧秤的示数为F C ＝6.0 N ，其位置如C 。

（1）用1 cm 表示1N ，在图乙

A

O

F 1

F 2

A A

P

P O O