力的合成实验含习题及答案.docx
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力的合成实验含习题及答案
力的合成实验（含习题及答案）
（一）实验目的
探究共点力的合成
（二）实验原理
结点受三个共点力作用处于平衡状态，则F1与F2之合力必与橡皮条拉力平衡，改用一个拉力F′使结点仍到O点，则F′必与F1和F2的合力等效，以F1和F2为邻边作平行四边形求出合力F，比较F′与F的大小和方向，验证互成角度的两个力的合成的平行四边形定则.
（三）实验器材
方木板、白纸、弹簧秤（两只）、橡皮条、细绳套（两个）、三角板、刻度尺、图钉若干、细芯铅笔.
（四）实验步骤
①用图钉把白纸钉在放于水平桌面的方木板上.
②用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套.
③用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置O，如图标记，记录两弹簧秤的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两个细绳套的方向.
④用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧秤的读数F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线
，此对角线即为合力F的图示.
⑤只用一只弹簧秤钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧秤的读数F′和细绳的方向，用刻度尺从O点按选定的标度沿记录的方向作出这只弹簧秤的拉力F′的图示.
⑥比较一下，力F′与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向.
⑦改变两个力F1与F2的大小和夹角，重复实验两次.
五，注意事项
1.实验时，弹簧秤必须保持与木板平行，且拉力应沿轴线方向，以减小实验误差.测量前应首先检查弹簧秤的零点是否准确,注意使用中不要超过其弹性限度
弹簧秤的读数应估读到其最小
刻度的下一位.弹簧秤的指针,拉杆都不要与刻度板和刻度板末端的限位卡发生摩擦.
2.在满足合力不超过弹簧秤量程及橡皮条形变不超过
其弹性限度的条件下,应使拉力尽量大一些,以减小误差.
3.画力的图示时,应选定恰当的标度,尽量使图画得大一些,但也不要太大而画出纸外,要严格按力的图示要求和几何作图法作图.
4.在同一次实验中,橡皮条拉长的结点O位置一定要相同.
5.由作图法得到的F和实验测量得到的F′不可能完全符合,但在误差允许范围内可认为是F和F′符合即可.
典例剖析
例1在做“探究共点力的合成规律”实验时：
（1）除已有的器材（方木板、白纸、弹簧秤、细绳套、刻度尺、图钉和铅笔）外，还必须有_______和________.
（2）要使每次合力与分力产生相同的效果，必须（）
A．每次将橡皮条拉到同样的位置
B．每次把橡皮条拉直
C．每次准确读出弹簧秤的示数
D．每次记准细绳的方向
（3）为了提高实验的准确性，减小误差，实验中应注意什么?
解析：
（1）橡皮条、三角板
（2）两个分力
产生的效果使橡皮条的结点到某一位置，此时橡皮条中的弹力与两个分力的合力相
平衡．要想每次合力与分力的效果都相同，则每次将橡皮条拉到同样的位置．故选A．
（3）应注意：
①选用弹性小的细绳；②橡皮条、细绳和弹簧秤的轴应在同一平面上，且与板面平行
贴近等.
二、疑难点拨
例2在“探究共点力的合成规律”实验中，橡皮条一端固定在木板上，用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到
某一位置O点．以下操作中错误的是（）
A.同一次实验过程中，O点的位置允许变动
B.在实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤的刻线
C.实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条结点拉到O点
D.实验中，把橡皮条的结点拉到O点时，两秤之间的夹角应取90°不变，以便于计算合力的大小
解析：
A项O点位置不允许变动，这样才可以使两次效果相同；C项中不允许将秤的拉力大小拉
到最大量程，这样不便于调节；D项中两秤之间的夹角是任意的，使平行四边形定则具有一般性.
答案：
ACD
典例剖析
例3如图所示是两位同学在做“探究共点力的合成规律”的实验时得到的结果，其中哪一个实验结果比较符合实验事实?
在比较符合实验事实的一个结果中，若F′是准确的，则误差较大的原因可能是哪些?
解析：
按本实
验的要求，F为F1和F2通过平行四边形定则所得合力；F′为F1和F2的等效力，即用一只弹簧秤拉时的力．橡皮条在这个力的作用下，其力的方向与橡皮条的伸长方向在一条直线上，显然图（b）不符合事实，比较符合实验事实的是图（a）．图（a）中F与F′误差较大的原因可能是：
①F1的方向比真实方向偏左；②F2的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左；③作图时两虚线不与F1线和F2线平行．F是按平行四边形定则作出的合力是理论值，用一个弹簧秤拉时测出的力F′为实验值．本实验就是要用现在的实验结果和已有实验结果进行比较，检查已有的实验结论是否正确，达到验证的目的.
三、课堂作业
1.下面列出的措施中，哪些是有利于改进本节实验结果的（）
A.橡皮条弹性要好，拉到O点时拉力适当大些
B.两个分力F1和F2间的夹角要尽量大些
C.拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧测力计平行贴近木板面
D.拉橡皮条的绳要细，而且要稍长一些
2.在“探究共点力的合成”的实验中，为了减小实验误差，应注意（）
A.描点、作图时的铅笔应尖一些，图的比例适当大一些
B.拉橡皮条的细绳适当长一些
C.在用两个弹簧测力计拉时，两细绳间的夹角尽量大些
D.在用两个弹簧测力计拉时，两个弹簧测力计的示数适当大些
3.在“探究共点力的合成规律”实验中，橡皮条的一端固定在A点，另一端被两个弹簧秤拉到O点，如图甲所示.两弹簧秤读数分别为F1和F2，细绳方向分别与OA直线延长线的夹角为α1和α2，如图乙所示.以下说法中正确的是（）
A.O点位置不变，合力不变
B.用平行四边形定则求得的合力F一定沿OA直线方向
C.若不改变O和α1，F1增大，F2必减小
D.合力必大于F1或F2
4.李明同学在做“探究共点力的合成规律”实验时，利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两只弹簧秤拉力的大小，如图（a）所示，
（1）试在图（a）中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示，并用F表示此力.
（2）有关此实验，下列叙述正确的是_______
A.两弹簧秤的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大
B.橡皮筋的拉力是合力，两弹簧秤的拉力是分力
C.两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置O.这样做的目的是保证两次弹簧秤拉力的效果相同
D.若只增大某一只弹簧秤的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整一只弹簧秤拉力的大小即可
（3）图（b）所示是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果,其中哪一个实验比较符合实验事实？
（力F′是用一只弹簧秤拉时的图示）
答：
__________________________________________
（4）在以上比较符合实验事实的一位同学中，造成误差的主要原因是：
（至少写出两种情况）
答：
___________________________________________.
5.在“探究共点力的合成规律”的实验中某同学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.
（1）图乙中的_______是力F1和F2的合力的理论值；_________是力F1和F2的合力的实
际测量值.
（2）在实验中，如果将细绳也换成橡皮筋，那么实验结果是否会发生变化？
答：
___________.（选填“变”或“不变”）
6.如图所示，在探究共点力的合成规律实验中橡皮筋一端固定于P点，另一端连接两个弹簧秤，使这端拉至O点，现使F2大小不变地沿顺时针转过某一角度，相应地使F1的大小及图中β角发生变化.则相应的变化可能是（）
A.F1一
定增大
B.F1也可能减小
C.F1若增大，β角一定减小
D.F1若增大，β角可能增大
课后练习
第6课时实验二探究共点力的合成规律
1．下面列出的措施中，哪些是有利于改进本实验结果的（ ）
A．橡皮条弹性要好，拉到O点时拉力能适当大些
B．两个分力F1和F2间的夹角要尽量大些
C．拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧秤平行贴近木板面
D．拉橡皮条的绳要细，而且要稍长一些
2．探究共点力的合成规律的实验原理是等效原理，其等效性是指（ ）
A．使两分力与合力满足平行四边形定则
B．使两次橡皮筋与细绳套的结点都与某点O重合
C．使两次橡皮筋伸长的长度相等
D．使弹簧秤在两种情况下发生相同的形变
3．用平木板、细绳套、橡皮条、测力计等做“探究共点力的合成规律”的实验，为了使验能够顺利进行，且尽量减小误差，你认为下列说法或做法能够达到上述目的的是（ ）
A．使用测力计前应将测力计水平放置，然后检查并矫正零点
B．用测力计拉细绳套时，拉力应沿弹簧的轴线，且与水平木板平行
C．两细绳套必须等长
D．用测力计拉细绳套时，拉力应适当大些，但不能超过测力计的量程
E．同一次实验两次拉细绳套须使结点到达同一位置
4．在“探究共点力的合成规律”实验中，需要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（如图1－6－5）．实验中需用两个弹簧秤分别勾住细绳套，并互成角度地拉橡皮条．某同学认为在此过程中必须注意以下几项：
图1－6－5
A．两根细绳必须等长
B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上
C．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行
其中正确的是________．（填入相应的字母）
5．
（1）要使每次合力与分力产生相同的效果，必须________．
A．每次将橡皮条拉到同样的位置B．每次把橡皮条拉直
C．每次准确读出弹簧秤的示数D．每次记准细绳的方向
（2）为了提高实验的准确性，减小误差，实验中应注意________________，________________.
6．在探究共点力的合成规律实验中得到如下数据，请选择合适的标度在图1－6－6方框中作图完成实验数据的处理．
图1－6－6
7．如图1－6－7甲为“探究共点力的合成规律”的实验装置．
（1）下列说法中正确的是________．
A．在测量同一组数据F1、F2和合力F的过程中，橡皮条结点O的位置不能变化
B．弹簧测力计拉细线时，拉力方向必须竖直向下
C．F1、F2和合力F的大小都不能超过弹簧测力计的量程
D．为减小测量误差，F1、F2方向间夹角应为90°
（2）弹簧测力计的指针如图1－6－7乙所示，由图可知拉力的大小为________N.
8．（2009·山东，23）某同学在家中尝试探究共点力的合成规律，他找到三条相同的橡皮筋（遵循胡克定律）和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：
将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为O，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物．
（1）为完成该实验，下述操作中必需的是________．
a．测量细绳的长度b．测量橡皮筋的原长
c．测量悬挂重物后橡皮筋的长度d．记录悬挂重物后结点O的位置
（2）钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是________．
答案
随堂训练
1.解析：
拉力“适当”大些能减少误差；而夹角“尽量”大些，则使作图误差变大；橡皮条等“贴近”木板，
目的是使拉线水平；绳细稍长便于确定力的方向性.答案:
ACD
2.解析：
作图时比例大些，使弹簧测力计的示数大些，可以减小相对误差.拉橡皮条的细绳长些，可使记录绳方向的点与结点O的距离大些，减小连线时的误差.因此A、B、D选项所述都能起到减小相对误差的作用.在实验中，两个分力F1、F2的夹角θ越大，用平行四边形作图时得出的合力F的误差也越大，所以在实验中不能把角θ取得太大.答案：
ABD
3.答案:
A
4.答案：
（1）
（2）AC（3）张华做的
符合实验事实
（4）1、F1的方向比真实方向偏左.2、F2的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左.3、作图时两条虚线不分别与F1线和F2线平行.
5.解析：
（1）F1和F2的合力从理论上讲应该是F，因为它们的
合力从效果上讲就是使结点到达O点位置，而用一个弹簧秤拉的效果也是使结点到达O点位置，所以F1和F2的合力方向从理论上应该与AO在同一直线上.但在实验时F1和F2的大小和方向有误差，所以F′是F1和F2的测量值.
（2）若将细绳换成橡皮筋
，实验结果不会发生变化，在实验时只要每次把结点拉到O点位置，效果是一样的.答案：
（1）FF′
（2）不变
6.解析：
O点位置不变说明F1,F2合力不变，以O点为圆心，以F2为半径做圆：
矢量三角形关系，由图可看出β角先增大后减小而F1一直增大.当F1与F2垂直时β角最大.
答案：
AD
第6课时实验二验证力的平行四边形定则
1．答案：
ACD
2．答案：
B
3．答案：
ABDE
4．解析：
该实验验证两个分力的效果等效于其合力的效果，不必要求两分力等大，故B错；与两绳长短无关，A错；但需使两分力与合力在同一平面内，故C正确．答案：
C
5．答案：
（1）A
（2）选用弹性小的细绳 橡皮条、细绳和弹簧秤的轴线应在同一平面上，且与板面平行贴近等
6．答案：
作图如下
7．解析：
（1）在测量同一组数据的过程中，橡皮条结点O的位置不能变化，如果变化，即受力变化，所以A选项正确；由于弹簧测力计是通过定滑轮拉结点O，定滑轮只能改变力的方向不能改变力的大小，所以弹簧测力计拉线的方向不一定要沿竖直方向，B选项错误；弹簧测力计的使用，不能超过其量程，C选项正确；两个拉力的方向合适即可，不宜太大，也不宜太小，但不一定为90°，所以D选项错误．
（2）由图可读出弹簧测力计的读数为4.00N.答案：
（1）AC
（2）4.00
8．解析：
运用等效思想来验证力的平行四边形定则，即要验证以两力为平行四边形的邻边，作平行四边形，其对角线是否和合力相符．本小题中结点受三个力，其中两个力的合力与第三个力等大反向，故先测出各力的大小和方向，然后作出各力的图示，以两边为邻边做平行四边形，如果在实验误差范围内平行四边形的对角线与第三个力等大反向，即可验证．为测量各力的大小故需要记录橡皮筋原长、悬挂重物后的长度以及记录悬挂重物后O点位置．故应选b、c、d.可以通过改变小重物改变各力的大小．
答案：
（1）bcd
（2）更换不同的小重物
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