研究共点力的合成专题实验启点教育.docx

1、研究共点力的合成专题实验启点教育研究共点力的合成（验证力的平行四边形定则）1、研究合力与分力的关系 2、掌握等效替代思想 3、数据处理和误差分析.知识梳理【实验目的】研究合力与分力的关系【实验原理】等效替代用一个力与同时用两个力使橡皮筋发生相同形变效果（伸长相同的长度），合力与两个分力的大小和方向的关系。【实验器材】图板、图钉、白纸、橡皮筋、弹簧测力计（两个）、刻度尺、量角器（三角板）等。【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，记下橡皮筋与绳套结点的位置O，画出两绳套的方向，记录两弹簧秤的示数F1和F2。（2）用一个弹簧秤将橡皮筋拉伸，使结点仍到达位置O，画出

2、绳套的方向，记录弹簧秤示数F。（3）用相同标度作出两个分力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（研究的话应连接各力的顶点看是否平行四边形）。选做：（4）改变两力的夹角再做几次。【数据处理】要记录的数据：结点伸长到的位置。 合力和两个分力的大小弹簧秤示数。 合力和两个分力的方向 描点记录细绳方向。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。【实验结论】在误差范围内，如果用表示两个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形，那么合力F的大小和方向就可以用F1和F2所夹的对角线来表示。即在

3、误差范围内，力的合成符合平行四边形定则。【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；7)分析力的大小、方向变化时，一般采用作图法。.例题解析题型一：实验步骤和注意事项【例1】“研究共点力的

4、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F1、F2的大小要尽量大些B两个分力F1、F2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DAO间距离要适当，将橡皮筋拉至结点O时，拉力要适当大些【答案】（1）F，（2）B ，（3）A C D【例2】在做“互成角度的两个力

5、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。【答案】AC变式训练： “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

6、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F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；（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_。【答案】(1

7、) 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【例3】（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F1、F2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

8、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。【答案】BC 题型二： 实验误差分析和数据处理【例4】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？【答案】（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5】（2007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

9、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FA3.5N、FB4.0N，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FC6.0 N，其位置如C。（1）用1 cm表示1N，在图乙中作出力FA、FB和FC的图示。（2）根据平行四边形定则在图乙中作出FA和FB的合力F，F的大小为_N。（3）实验的结果是否能验证平行四边形定则：_（选填“能”或“不能”）。【答案】 （1）图略（4分），（2）图略（1分），5.96.3N（1分）（3）能（1分）【例6】在“验证力的平行四边形定则”的实验中

10、。（1）（多选题）.下列哪些方法可以减小实验误差 ( )（A）两个分力F1、F2间的夹角要尽量大一些 （B）两个分力F1、F2的大小要尽量大一些（C）拉橡皮条的细绳要稍长一些（D）实验中，弹簧秤必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度（2）如果共点力F1、F2的大小均不变，分力F1固定，分力F2顺时针转动180的过程中，F1和F2的合力大小随着它们的夹角变化的关系如图所示。如果F2继续转动180，回到原来位置，试在图中画出F1和F2的合力大小随着它们的夹角变化的关系。【答案】（1）BCD（3分）； （2）如右图（3分，若图线不对称，不能给分）。【例7】“研究共点力的合成”的实验情况如图甲所示

11、，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点位置，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）关于此实验,下列情况正确的是（）A两弹簧秤的拉力一定比橡皮筋的拉力大B橡皮筋的拉力是合力，两个弹簧秤的拉力是分力C如果将两个绳套换成两根橡皮筋，那么实验结果将不同D两次拉橡皮筋结点拉到同一位置O的目的是确保两次弹簧秤拉力的效果相同【答案】 （1） F （2分）， （2）（ D ）（3分）【例8】在做“验证力的平行四边形定则”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)

12、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：选用弹性小的细绳；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。变式训练：在“验证力的平行四边形定则”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

13、（ ）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【答案】ACD变式训练：如图所示是两位同学在做“验证共点力合成”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

14、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：F1的方向比真实方向偏左；F2的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左；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.课堂检测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.

15、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【答案】ACD2在“验证力的平行四边形法则”的实验中，如右图所示是甲、乙两位同学在做本实验时得到的结果，其中F是用作图法得到的合力，是通过实验测得的合力，则哪个实验结果是符合实验事实的? (选填“甲”或“乙”)【答案】甲3在“研究共点力的合成”实验中，需要将橡皮筋的一端固定点在水平木板上，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勾住绳套，并互成角度地拉像皮筋用两个弹簧测力计把橡皮筋的另一端拉到某一确定的O点，以下操作中错误的是 （ ）（A）同一次实验过程中，O点位置允许变动（B）实

16、验中，弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度（C）实验中，先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧测力计拉力的大小和方向，把橡皮筋另一端拉到O点（D）实验中，橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上【答案】 CD4在“研究共点力的合成”实验中，下列叙述中正确的是 ：（ ）A两次拉橡皮条时，需将橡皮条和细线的结点拉到同一位置，这样做是为了保证两次弹簧秤作用的效果相同；B实验中，用两弹簧秤将橡皮条结点拉到O点时，两弹簧秤之间的夹角应取90不变，以便于计算合力的大小；C若橡皮条的拉力是合力，则两弹簧秤的拉力是分力；D两弹簧秤的拉力可以比橡皮条的拉力大。【

17、答案】AD5如图，在“研究力的合成”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。实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套，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：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）【答案】C6在共点力合成的实验中，根据实验数据画出力的图示，如图。图上标出了F1、F2、F、F四个力，其中_（填上述字母）不是由弹簧秤直接测得的；比较力_与_的大小和方向基本相同，说明共点力合成的平行四边行定则得到了验证在本实验中，下列说法不

18、正确的是（）（A）通过细绳套用一个弹簧秤拉和用两个弹簧秤拉，只要橡皮条伸长相同长度即可（B）在实验前，一定要将弹簧秤调零（C）实验中，弹簧秤和所拉的绳套一定要和木板平行（D）如果手头只有一个弹簧秤，通过改变方法也可以完成实验【答案】 F （1分）； F F ； ( A ) 7在“互成角度的两个力的合成”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1和2，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1，F1增大，F2必减

19、小D.合力必大于F1或F2【答案】A8（多选）在“互成角度的两个共点力的合成”实验中，橡皮条的一端固定在木板上，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刻度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，把橡皮条的结点拉到O点D实验中，把橡皮条的结点拉到O点时，两弹簧之间的夹角应取90不变，以便于算出合力的大小【答案】 ACD9橡皮筋的一端固定在A点，另一端栓上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5N、最小刻度为0.1N的弹簧测力计

20、，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图所示。这时弹簧测力计的读数可从图中读出。由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为_N和_N。（只须读到0.1N）在答题纸的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。【答案】2.5N和4.0N 注意平行四边形中的实线、虚线的区别和箭头、标度、单位。10在“互成角度的两个共点力的合成”的实验中，其中的三个实验步骤如下：(1)在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在木板上，另一端拴两根细线；通过细线同时用两个测力计互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点到达某一位置O点，在白纸上记下O点和两测力计的读数F

21、1和F2.(2)在纸上根据F1和F2的大小，应用平行四边形定则作图求出合力F.(3)只用一测力计通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与用两测力计拉时相同，记下此时测力计的读数F和细绳的方向以上三个步骤中均有错误或疏漏，请指出：(1)_(2)_(3)_【答案】 (1)未记下细绳方向 (2)应根据F1和F2的大小和方向作图 (3)应将橡皮条与细线的结点拉到原位置O点11在研究“互成角度的两个共点力合成”的实验中，测力时要注意不要让橡皮条、线与木板，弹簧与外壳发生 ，同时又要保证分力与合力都处在同一个 上。实验中在橡皮条结点位置O保持不变的情况下，当两弹簧秤之间夹角增大时，其中一个弹簧秤的示数 （填“可能

22、不变”，“一定改变”，“一定不变”）。在保持两个分力大小不变的条件下，观察不同夹角时的合力大小，由数据得到如右图所示的合力F与两分力间夹角关系图。则下列说法正确的是（ ）（A）合力最大的变化范围是2NF12N （B）合力最大的变化范围是2NF10N（C）两分力大小分别为2N和8N （D）两分力大小分别为6N和8N【答案】摩擦，水平面，可能不变，D12如右下图所示，橡皮条的O端固定，用A、B两弹簧秤拉橡皮条的另一端D，使其伸长至E点，A、B两弹簧的弹力大小和方向如图所示，其中 + 900。今保持A的读数不变，当角由图示位置逐渐减小时，欲使D端仍在E点保持不动应采用的方法是： （ ）A使B的读数变

23、小，同时角减小B使B的读数变小，同时角增大C使B的读数变小，同时角先增大后减小D使B的读数变大，同时角减小【答案】C 13如图所示，做“互成角度的两个力的合成”实验时，首先把白纸钉在木板上；然后用图钉把橡皮条的一端固定在木板一边A点，橡皮条另一端系上两个细绳套，接下去主要步骤的合理顺序是：_（填写下列序号）。A只用一只弹簧秤通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样位置O点，记下弹簧秤的读数和细绳的方向，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拉力F/的图示；B用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一位置O，描下O点的位置，记录弹簧秤的读数；C用铅笔和刻度尺从位置O

24、沿着两条细绳套的方向画直线，按选定标度作出这两只弹簧秤拉力F1和F2的图示； D以F1和F2为邻边作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，作出合力F的图示；E比较F、F/的大小和方向是否相同如果在实验中发现有一只弹簧秤损坏了（其他实验器材齐全完好），请你设想只用一个弹簧秤完成本实验的方法：_【答案】BCADE 或BCDAE，用手拉其中一条细绳套，弹簧秤拉另一条细绳套，记下O点、弹簧秤读数F1和两条细绳套的方向，然后互换手拉和弹簧秤拉细绳套，产生同样效果，可读出F2，其他步骤相同。 .课后练习1某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验时，主要步骤是：A在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，

25、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，细绳的另一端系着绳套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只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力FE只用一只弹簧测力计，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力F的图示F比较F和F的大小和方向，看它们是否相同，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_【答案】(1)

26、CE(2)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了同一位置O2(2010年东城模拟)在做“验证力的平行四边形定则”实验中，若由于F1的误差使F1与F2的合力F方向略向左偏，如下图所示，但F大于等于F，引起这一结果的原因可能是F1的大小比真实值偏_，F1的方向使它与F2的夹角比真实值偏_ 【解析】作平行四边形合成图如右图所示，F1的真实值为F10.合力的真实值为F，F1为测量值，由图可知，F1的大小比真实值偏大，F1的方向使它与F2的方向夹角比真实值偏大，大于0.【答案】大大3如下图所示是甲、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

27、、F2的合力，用F表示F1和F2的等效力，则可以判断_(填“甲”或“乙”)同学的实验结果是符合事实的【答案】甲4如图所示，在共点力合成的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，角一定减小D.F1若增大，角可能增大【答案】AD【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，由图可看出角先增大后减小而F1一直增大.当F1与F2垂直时角最大。5李明同学在做“互成角度的两个力的合成”实

28、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）

29、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：_.【答案】（1）如右图（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.6（2011江苏物理卷第10题）某同学用如图1所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M。弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置。分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向。(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为_N。(2)下列不必要的实验要求是_。(请填写选项前对应的字母)(A)应测量重物M所受的重力(B)弹簧测力计应在使用前校零(C)