探究共点力合成的规律

1．在“探究共点力合成的规律”实验中，先将橡皮筋的一端固
定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳；先后两次 拉伸橡皮筋，第一次用两个弹簧测力计通过两细绳互成角度地 拉橡皮筋，第二次用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮筋． (1)在实验中，下列做法正确的是________． A．弹簧测力计、细绳、橡皮筋都应贴近水平木板且与木板平行 使所有的力都在同一平面内 B．拉橡皮筋的细绳要适当长些，标记同一细绳方向的两点要适 确定分力方向比较准确 当远些 C．用两个弹簧测力计通过两细绳互成角度地拉橡皮筋时，两拉 力的夹角越大越好 要适当，不能太大或太小 D．用两个弹簧测力计通过两细绳互成角度地拉橡皮筋时，两拉 力的夹角越小越好
细线的 方向， 即拉力 的方向
力的效果， 即O点位置
钩码个数，即拉力的大小
二、实验操作要求 例2 在“共点力合成的 规律”实验中：
(1)部分实验步骤如下，请 力的效 完成有关内容： 果不变 C．将步骤B中的钩码取 A．将一根橡皮条的一端 即O点 下，分别在两根细线上挂 固定在贴有白纸的竖直平 位置不 整木板上 ,另一端绑上两根 两 上 4个和3个质量相等的钩 变 细线． 个 码，用两光滑硬棒B、C B．在其中一根细线挂上5 分 使两细线互成角度，如图 个质量相等的钩码，使橡 力 皮条拉伸，如图甲所示， 乙所示，小心调整 B、C 钩码个数，即分力的大小 记录： 结点O重合 的位置，使____________ 细线方向，即分力的方向 ________、______、 钩码个数和细线的方向 ，记录 ______________． ______.
理 论 值 实 际 值
误差分析：
1．弹簧测力计使用前没调零会造成误差．
2．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的外壳和纸面之间有摩擦
力存在会造成误差．
3．两次测量拉力时，橡皮条的结点O没有拉到同一点
会造成偶然误差． 4．两个分力的夹角太小或太大，F1、F2数值太小，应 用平行四边形定则作图时等，都会造成偶然误差．
注意事项：
1.操作不忘“三”、“二”、“一” 用两个弹簧测力计拉橡皮条时的“三记录”(记录 两弹簧测力计示数、两细绳方向和结点O的位置)， 用一个弹簧测力计拉橡皮条时的“二记录”(记录弹 簧测力计示数和细绳方向)及“一注意”(结点O的位 置必须在同一位置)等。 2．拉力
(1)用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向； (2)应使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同 一 平面内； (3)两个分力F1、F2间的夹角θ不要太大或太小．
二、实验操作要求 例2 在“共点力合成的 规律”实验中：
(1)部分实验步骤如下，请 完成有关内容： C．将步骤B中的钩码取 A．将一根橡皮条的一端 下，分别在两根细线上挂 固定在贴有白纸的竖直平 整木板上 ,另一端绑上两根 上 4个和3个质量相等的钩 细线． 码，用两光滑硬棒 B、C (2) （拓展）若通过探究得 B．在其中一根细线挂上5 使两细线互成角度，如图 个质量相等的钩码，使橡 到“力的平行四边形定则 皮条拉伸，如图甲所示， 乙所示，小心调整 B、 cos C 记录： ”，那么图乙中 结点O重合 的位置，使 ____________ cos、 ________、______ ，记录 ______________． ___________. ______. 3:4
在同一张纸上作出F的图示．
三.重复、验证
4.改变F1和F2的大小和方向，重复上述实验和作图．可以得 到同样的结论吗？请写出你的实验结论。
2N F1=10.0 N F合=12.8 N
K
E
O
F2=6.8 N
实验结论：
用表示两个共点力 F1 和 F2 的线段为邻边作平行 四边形，它们所夹的对角 线线段与用一个力 F 拉时 长度几乎相等，方向几乎 重合，则我们可以认为合 力 F 可以用以两分力 F1 、 F2 的线段为邻边作出的平 行四边形的对角线表示．
借题发挥：理解实验原 理是做好实验的关键， 要与橡皮筋的形变方向相同 实验器材的选择，实验 方案的设计、实验步骤 实际值，一支弹簧拉测力计 的安排、实验误差分析 等都必须依据实验原理 理论值要 来进行． 沿对角线
二、实验操作要求 例2 在“共点力合成的 规律”实验中：
(1)部分实验步骤如下，请 完成有关内容： A．将一根橡皮条的一端 固定在贴有白纸的竖直平 整木板上,另一端绑上两根 细线． B．在其中一根细线挂上5 个质量相等的钩码，使橡 皮条拉伸，如图甲所示， 记录： 钩码个数 结点 O、 位置 ________、 ______ 细线的方向 ______.
二.操作与记录
2.将两弹簧测力计挂钩互挂，观察两弹簧测力计示数是否相等
3.两力拉：让橡皮筋在互成120°的 两个弹簧测力计的共同作用下，沿 KE 方向由 E 点伸长至 O 点，此时弹簧测力 计的示数分别为 F1 和 F2 ，在同一张纸 上作出F1和F2的图示，如图(b)所示．
4.一力拉：撤去F1和F2，用一个弹簧测力计直接拉着橡皮 筋沿KE伸长到O点，此时弹簧测力计的示数为F，如图(c)所示，
3 4 5
+ =
cos cos

2 3
5 4 5

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3 4
三、实验数据处理 例3. 将橡皮筋的一端固定在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、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计．沿着两个不同的方向拉弹簧测力计, (2) 在方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的 当橡皮筋的活动端拉到 O点时，两根细绳相互垂直，如 合力． 图所示．这时弹簧测力计的读数可从图中读出． (1)由图可读得两个相互垂直 的拉力的大小分别为 ________N 和________N ．( 4.0 2.5 只需读到0.1 N) F合 每小格代表0.5 N
将橡皮条结点拉 到同一位置
2. 如图甲所示，在竖直平 面内，将小圆环挂在橡皮 条的下端，橡皮条长度为 GE.用两根弹簧测力计拉 动小圆环到O点，小圆环 F1 受到作用力F1、F2和橡皮 条的拉力F0，如图乙所 示． (1)如图乙，此时要记录下 拉力F1、F2的大小，并在 既有大小，又有方向 方向 白纸上记下__________ ， 以及O点的位置；
3．作图 (1)在同一次实验中，选定的单位标度要相同； (2)严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形, 求出合力.
一、对实验原理的理解 例1 如图所示是甲、乙 两位同学在“验证力的平 行四边形定则”的实验中 所得到的实验结果，若用 F表示两个分力F1、F2的 合力，用F′表示F1和F2的 等效力，则可以判断 ________( 甲 填“甲”或 “乙”)同学的实验结果 是符合事实的．
相同；记下 F1 、 F2 、 F 的大小和方向，
画出各个力的图示，就可以研究F与F1、F2的关系了.
实验器材：
方木板、白纸、图钉若干、细芯铅笔、 橡皮筋、细绳套两个、弹簧测力计两个、
三角板 、 刻度尺 、 量角器.
实验步骤：
一.仪器的安装
1. 在水平放置的图板上固定一张 白纸，将橡皮筋的一端固定在图板上 的K点处，橡皮筋的自然长度为 KE， 如图(a)所示．
1．探究互成角度的两个共点力合成时所遵循的 规律． 2．培养应用作图法处理实验数据和得出结论的 能力．
实验原理：
根据等效替代法 ，将橡皮筋的一端固定，另一端用
两个力 F1 、 F2 作用于橡皮筋，使其端点伸长至某一
点记为O；再用一个力F作用于橡皮筋的同一端，使
其端点伸长至同一点O，那么F与F1、F2的 作用效果
探究共点力合成的规律
内江市翔龙中学 隆洪波
演示
1.用如图所示的两个力 拉橡皮筋使之伸长至某一 位置，并适当调整力的方 向，使两力之间夹角为90°.
2.换用一根线牵引橡 皮筋，使橡皮筋的伸长与 两个力作用时相同，此时， 共挂了多少钩码？
A
●
O
B
●
猜一猜，合力与分力可 能遵循什么样的规律？
目标定位：
AB
1．(2)实验中，要求先后两
次力的作用效果相同，指 D ． 的是________ A．第一次两个弹簧测力计 的示数F1和F2之和等于第二 次弹簧测力计的示数 B．第一次两个弹簧测力计 的示数F1和F2之差等于第二 次弹簧测力计的示数 C．橡皮筋伸长到同一长度 D．橡皮筋沿同一方向伸长 到相同长度
(2)实验中,不必要的是( D ) A．选用轻质小圆环 减小水平方向偏移的误差 B．弹簧测力计在使用前 应校零 为了使力的大小读数准确 C．撤去F1、F2，改用一 个力拉住小圆环，仍 合力与分力等效替代 使它处于O点 D．用两根弹簧测力计拉 动小圆环时，要保持 任意情况下的两 两弹簧测力计相互垂直 个力与合力关系
(3) 图丙中 F′ 是用一个弹簧
测力计拉小圆环时，在白 纸上根据实验结果画出的 图示．F与F′中，方向一定 沿GO方向的是______． F’ 橡皮条的方向 与橡皮条的拉力等大反向 理论值沿对角线