1、实验3探究两个互成角度的力的合成规律（1）探究两个互成角度的力的合成遵循平行四边形定则.（2）理解等效替代思想的应用.互成角度的两个力F1、F2与另外一个力F产生相同的效果，看F1、F2用平行四边形定则求出的合力F与F在实验误差允许范围内是否相同.木板、白纸、弹簧测力计（两个）、橡皮筋、细绳套（两个）、三角板、刻度尺、图钉（几个）.（1）用图钉把白纸钉在水平桌面上的木板上.（2）用图钉把橡皮筋的一端固定在木板上的A点，橡皮筋的另一端拴上两个细绳套.（3）用两个弹簧测力计a、b分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋与绳的结点伸长到某一位置O，如图所示.记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点
2、的位置及此时两细绳的方向.（4）只用一个弹簧测力计c通过细绳套把橡皮筋的结点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向.（5）改变两弹簧测力计拉力的大小和方向，再重做实验两次.（1）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a、b这两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并以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，此对角线即为合力F的图示.（2）用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出实验步骤4中弹簧测力计c的拉力F的图示.（3）比较F与F是否完全重合或几乎重合，从而验证平行四边形定则.（1）系统误差：弹簧测力计本身不够准确造成的误差，为此要选择比
3、较准确的弹簧测力计.（2）偶然误差：弹簧测力计读数和作图造成偶然误差，需要多做几次实验，并且使两分力F1、F2的夹角适当大些.（3）减小误差的办法.实验过程中读数时视线要垂直弹簧测力计的刻度，要按有效数字和弹簧测力计的精度正确读数和记录.作图时用刻度尺借助于三角板，使表示两力的对边一定要平行.（1）使用弹簧测力计前，要先调整指针使其指在零刻度处；再将两只弹簧测力计的挂钩钩在一起，向相反方向拉，如果两个示数相同方可使用.（2）实验中的两个细绳套不要太短.（3）在同一次实验中，橡皮筋拉长时结点到达的位置一定要相同.（4）用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮筋时，夹角不宜太大也不宜太小.（5）在用力拉弹
4、簧测力计时，拉力应沿弹簧测力计的轴线方向.弹簧测力计中弹簧轴线、橡皮筋、细绳套应该位于与纸面平行的同一平面内.（6）画力的图示选定的标度要相同，要恰当选定标度，使力的图示稍大一些.考点一 实验原理与操作某同学做“验证力的平行四边形定则”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.图甲图乙（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
5、白纸，用图钉把白纸钉在方木板上B.用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的A点，在橡皮筋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，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，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，并用平行四边形定则求出合力FE.只用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮筋使其伸长，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：有重要遗漏的步骤的序号是和；遗漏的内容分别是_.解析：（1）由一
6、个弹簧测力计拉橡皮筋至O点的拉力一定沿AO方向；而根据平行四边形定则作图出的合力，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，它们的作用效果可以等效替代，故B正确.（3）据“平行四边形定则实验”操作规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是C、E.在C中未记下两细绳的方向；在E中未说明是否把橡皮筋的结点拉至同一点O.答案：（1）F（2）B（3）CEC中应加上“记下两条细绳的方向”，E中应说明“把橡皮筋的结点拉到同一位置O”实验操作中的三点体会1.由于要保证两次操作拉力的效果相同，所以在同一次实验中，结点O的位置不能改变.2.由于要用力的图示作图
7、，所以除了记录结点O的位置之外，还需要记录F1，F2的大小、方向以及F3的大小和方向.3.在坐标纸上作图时，需根据坐标纸大小，合理的确定标度，尽量减小由作图及测量带来的误差.考点二 数据处理与误差分析（2017全国卷）某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴（横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1 mm）的纸贴在桌面上，如图（a）所示.将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点（位于图示部分之外），另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长.（1）用一个测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O.此时拉力F的大小可由测力计读出.测力计的示数如图（b）所示，F的大小为N.（2）撤去（
8、1）中的拉力，橡皮筋P端回到A点，现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点.此时观察到两个拉力分别沿图（a）中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F14.2 N和F25.6 N.用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O为作用点，在图（a）中画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合；图（a）图（b）F合的大小为N，F合与拉力F的夹角的正切值为.若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则.解析：（1）由题给测力计示数可知，读数为4.0 N.（2）利用平行四边形定则作图，如图所示.由图可知F合4.
9、0 N，从F合的顶点向x轴和y轴分别作垂线，顶点的横坐标对应长度为1 mm，顶点的纵坐标长度为20 mm，则可得出F合与拉力F的夹角的正切值为0.05.答案：（1）4.0（2）图见解析4.00.05数据处理时的三点说明1.F1和F2的大小要根据标度画出.2.应用平行四边形定则求合力F合时，F合的大小要根据标度和对角线的长度计算得出.3.由于在测量及作图过程中不可避免地存在误差，所以只要合力F合与拉力F在误差允许范围内相等，即可验证平行四边形定则.考点三 创新实验1.实验器材的变化如图2.分力和合力的变化（1）分力的获得：弹簧测力计的拉力钩码的重力.（2）合力的获得：弹簧测力计的拉力重物的重力钩
10、码的重力.某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，测得图中弹簧OC的劲度系数为500 N/m.如图1所示，用弹簧OC和弹簧测力计a、b做“探究求合力的方法”实验.在保持弹簧伸长1.00 cm不变的条件下，图1图2（1）若弹簧测力计a、b间夹角为90，弹簧测力计a的读数是N（如图2所示），则弹簧测力计b的读数可能为N.（2）若弹簧测力计a、b间夹角大于90，保持弹簧测力计a与弹簧OC的夹角不变，减小弹簧测力计b与弹簧OC的夹角，则弹簧测力计a的读数、弹簧测力计b的读数（均选填“变大”“变小”或“不变”）.解析：（1）根据胡克定律，弹簧OC伸长1.00 cm时弹簧的弹力Fckx5001.00
11、102 N5.00 N；由图2可知弹簧秤a的读数Fa3.00 N，根据勾股定理，FFF，解得Fb4.00 N.（2）改变弹簧秤b与OC的夹角时，由于保持弹簧伸长1.00 cm不变，因而Fa与Fb的合力F保持不变，根据平行四边形定则，Fa、Fb合成的平行四边形如图所示（OACB），当弹簧秤b与OC的夹角变小时，其力的合成的平行四边形为OACB，由图可知a、b两弹簧秤的示数都将变大.答案：（1）3.004.00（有效数字不作要求）（2）变大变大本实验一般是在教材实验原理的基础上，以实验中操作的注意事项、误差来源设置条件，或通过改变实验条件、实验仪器设置题目.因此要在教材实验的基础上注重器材变化后对分力和合力的分析判断能力的培养，要善于用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题.
