实验三 探究两个互成角度的力的合成规律教案Word文档下载推荐.docx

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如图丙，改用一个弹簧测力计单独拉住小圆环，仍使它处于O点，记下细绳套的方向和弹簧测力计的读数F。

4．重复实验：

改变拉力F1和F2的大小和方向，重做几次实验。

1．用铅笔和刻度尺从点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出F1、F2和F的图示。

2．以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线代表的力记为F′，如图丁。

3．分析多次实验得到的多组数据，比较F与F′在误差允许的范围内是否完全重合，从而总结出两个互成角度的力的合成规律：

平行四边形定则。

1．读数误差

弹簧测力计示数在允许的情况下，尽量大一些，读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录。

2．作图误差

（1）点O的位置和拉力的方向画得不准确，作图比例不恰当、不准确等造成作图误差。

（2）两个力F1、F2的夹角太大或太小，导致作图产生较大误差。

1．同一实验中的两个弹簧测力计的选取方法是：

将两个弹簧测力计调零后互钩对拉，若两个弹簧测力计读数相同，则可选；

若读数不同，应调整或更换，直至读数相同为止。

2．在同一次实验中，使橡皮条拉长时，点O位置一定要相同。

3．用两个弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大也不宜太小，在60°

～100°

之间为宜。

4．应注意使弹簧测力计与木板平行，并使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条直线上，避免弹簧测力计的外壳与弹簧测力计的限位卡之间有摩擦。

在不超过弹簧测力计量程及橡皮条弹性限度的前提下，拉力的数值尽量大些。

读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度。

5．细绳应适当长一些，便于确定拉力的方向。

不要直接沿细绳的方向画直线，应在细绳末端用铅笔画一个点，再将所标点与O点连接，即可确定拉力的方向。

6．在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些。

考点1　　实验原理与操作

例1　某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉所在位置，O为橡皮条与细绳的结点，OB与OC为细绳。

图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。

（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．理想实验法B.等效替代法

C．控制变量法D.建立物理模型法

（3）实验时，主要的步骤是：

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，细绳的另一端各系上绳套；

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；

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，以表示F1、F2的线段为邻边作平行四边形，并以这两个邻边之间的对角线表示力F；

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F′的图示；

F．进行多组实验。

比较F′和F的大小和方向，得出结论。

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________________

________。

尝试解答　

（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”。

（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；

而作图作出的力，由于误差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿AO方向的是F′。

（2）一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们可以等效替代，B正确。

（3）①根据“探究两个互成角度的力的合成规律”实验的操作步骤可知，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。

实验探究两个互成角度的力的合成规律时应注意的问题

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、两细绳方向和小圆环的位置O），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”（小圆环必须在同一位置O）。

[变式1－1]　某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验情形如图所示，其中A为固定橡皮条的图钉所在位置，O为橡皮条与细绳的结点，OB与OC为细绳。

（1）该实验用到的实验器材除了方木板、白纸、橡皮条、细绳套（两个）、图钉（几个）等，还需要的实验器材有________。

A．刻度尺　B.量角器　　　C.弹簧测力计

（2）有关该实验，下列说法正确的是________。

A．同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：

将两只弹簧测力计水平放置并调零，之后互钩对拉，若两只弹簧测力计读数相同，则可选；

若读数不同，应调整或另换，直至相同为止

B．在同一次实验中，只用一个弹簧测力计通过绳套拉橡皮条，使橡皮条的伸长量与用两个弹簧测力计拉时相同即可

C．用两只弹簧测力计钩住绳套，互成角度地拉橡皮条时，夹角应取合适角度，以便算出合力大小

D．若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而保持橡皮条结点位置不变，只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可

E．在用弹簧测力计拉橡皮条时，应使弹簧测力计的弹簧与木板平面平行

（3）在该实验中，如果将OB与OC细绳也换成橡皮条，那么对实验结果________影响。

（选填“有”或“没有”）

答案　

（1）AC　

（2）AE　（3）没有

解析　

（1）该实验用到的实验器材除了方木板、白纸、橡皮条、细绳套（两个）、图钉（几个）等，还需要的实验器材有刻度尺和弹簧测力计。

（2）同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：

若读数不同，应调整或更换，直至相同为止，故A正确。

在同一次实验中，只用一个弹簧测力计通过绳套拉橡皮条，使橡皮条的结点与用两个弹簧测力计拉时到达同一位置，故B错误。

用两只弹簧测力计钩住绳套，互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大或太小，以减小实验误差，故C错误。

若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而保持橡皮条结点位置不变，需调整另一只弹簧测力计拉力的大小和方向，故D错误。

在用弹簧测力计拉橡皮条时，应使弹簧测力计的弹簧与木板平面平行，故E正确。

（3）由于用一个弹簧测力计和用两个弹簧测力计拉橡皮条结点时，只需要效果相同，所以将两根细绳换成两根橡皮条，不会影响实验结果。

[变式1－2]　（2020·

河北省石家庄市高三（下）一模）如图甲所示是“验证力的平行四边形定则”的实验装置，将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套。

实验中需用两个弹簧测力计分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使结点到达一位置O。

（1）某同学在做该实验时提出如下一些观点，其中不恰当的是________（请填入相应的字母）；

A．拉橡皮条的绳细一些且适当长一些，实验效果较好

B．拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行

C．橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力要适当大些

D．两个弹簧测力计拉力的夹角越大越好

E．测量前应把两弹簧测力计互相钩在一起并对拉，观察它们的示数是否相同，应选用示数相同的一对弹簧测力计

F．实验中，用一个弹簧测力计拉橡皮条时，需将结点拉到同一位置O

（2）实验中，用两个弹簧测力计拉橡皮条时，若两个弹簧测力计的读数均为4.00N，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，________（选填“能”或“不能”）用一个量程为5.00N的弹簧测力计测量出它们的合力；

（3）如图乙所示，保持左右两侧细绳间的夹角为锐角，并保持拉左侧细绳的测力计的读数不变，而使左侧细绳与橡皮条延长线方向的夹角θ减小，适当调整右侧弹簧测力计的拉力大小和方向，可使结点保持在O点不变，则右侧弹簧测力计的示数________（请填入相应的字母）。

A．一定变大　B.一定不变　　C.一定变小

答案　

（1）D　

（2）不能　（3）C

解析　

（1）为了方便而且更加准确确定力的方向，可以使绳细一些且适当长一些，故A正确；

实验中作出的是水平方向上力的图示，若拉力倾斜，则作出的力的方向与实际力的方向有较大差别，故应使各力尽量与木板面平行，故B正确；

橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力要适当大些，故C正确；

为了作图方便且准确，拉力F1和F2的夹角应适当，并非越大越好，故D错误；

测量前应把两弹簧测力计互相钩在一起并对拉，观察它们的示数是否相同，应选用示数相同的一对弹簧测力计，故E正确；

为了保证合力与分力的作用效果相同，实验中，用一个弹簧测力计拉橡皮条时，需将结点拉到同一位置O，故F正确。

本题选不恰当的，故选D。

（2）实验中，用两个弹簧测力计拉橡皮条时，若两个弹簧测力计的读数均为4.00N，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则合力大小为4N＞5N，故不能用一个量程为5.00N的弹簧测力计测量出它们的合力。

（3）由题意可知，保持结点位置不动，即两弹簧测力计拉力的合力大小、方向不变，左侧弹簧测力计的读数不变，左侧细绳与橡皮条延长线方向的夹角θ减小，根据要求作出力的平行四边形，画出受力分析图如图所示，由图可知，右侧弹簧测力计的示数一定变小，故A、B错误，C正确。

考点2　数据处理与误差分析

例2　（2020·

云南省昆明市高三“三诊一模”摸底诊断改编）某同学在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，利用以下器材：

两个轻弹簧A和B、白纸、方木板、橡皮筋、图钉、细线、钩码、刻度尺、铅笔。

实验步骤如下：

（1）用刻度尺测得弹簧A的原长为6.00cm，弹簧B的原长为8.00cm；

（2）如图甲，分别将弹簧A、B悬挂起来，在弹簧的下端挂上质量为m＝100g的钩码，钩码静止时，测得弹簧A长度为6.98cm，弹簧B长度为9.96cm。

取重力加速度g＝9.8m/s2，忽略弹簧自重的影响，两弹簧的劲度系数分别为kA＝________N/m，kB＝________N/m；

（3）如图乙，将木板水平固定，再用图钉把白纸固定在木板上，将橡皮筋一端固定在M点，另一端系两根细线，弹簧A、B一端分别系在这两根细线上，互成一定角度同时水平拉弹簧A、B，把橡皮筋结点拉到纸面上某一位置，用铅笔描下结点位置并记为O。

测得此时弹簧A的长度为8.10cm，弹簧B的长度为11.80cm，并在每条细线的某一位置用铅笔记下点P1和P2；

（4）如图丙，取下弹簧A，只通过弹簧B水平拉细线，仍将橡皮筋结点拉到O点，测得此时弹簧B的长度为13.90cm，并用铅笔在此时细线的某一位置记下点