1、实验：探究两个互成角度的力的合成规律 第三章 相互作用力 实验目标：1验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则。2练习用作图法求两个力的合力。技能储备明原理 NO.1一、实验原理和方法 1合力 F的确定：一个力 F的作用效果与两个共点力 F1与 F2 共同作用的效果都是把橡皮条拉伸到某点，则 F为 F1 和 F2的合力。2合力理论值 F 的确定：根据平行四边形定则作出 F1 和 F2 的合力 F 的图示。3平行四边形定则的验证：在实验误差允许的范围内，比较 F和 F 是否大小相等，方向相同。二、实验器材 方木板、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(若干)、铅
2、笔。三、实验步骤1仪器的安装：用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。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，如图所示。2操作与记录(1)两力拉：用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置 O(如图所示)。用铅笔描下结点 O 的位置和两条细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数。(2)一力拉：只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置 O，记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向。(3)改变两弹簧测力计拉力的大小和方向，再重做两次实验。四、数据处理 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
3、这两只弹簧测力计的拉力 F1 和 F2 的图示，并以 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(2)中弹簧测力计的拉力 F的图示。3比较 F 与 F是否完全重合或几乎完全重合，从而验证平行四边形定则。五、误差分析(1)读数误差：弹簧测力计数据在允许的情况下，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：结点 O 的位置和两个弹簧测力计的方向画得不准确，造成作图误差。两个分力的起始夹角 太大，如大于 120，再重复做两次实验，为保证结点 O 位
4、置不变(即保证合力不变)，则 变化范围不大，因而弹簧测力计示数变化不显著，读数误差较大，导致作图产生较大误差。作图比例不恰当、不准确等造成作图误差。六、注意事项 1正确使用弹簧测力计(1)测量前应首先检查弹簧测力计的零点是否准确，注意使用中不要超过其弹性限度。(2)实验时，弹簧测力计必须保持与木板平行，且拉力应沿轴线方向。弹簧测力计的指针、拉杆都不要与刻度板和刻度板末端的限位孔发生摩擦。(3)读数时应正对、平视刻度，估读到最小刻度的下一位。2规范实验操作(1)位置不变：在同一次实验中，将橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。(2)角度合适：两个弹簧测力计所拉细绳套的夹角不宜太小，也不宜太大，以60
5、100为宜。(3)在不超出弹簧测力计量程及在橡皮条弹性限度内的前提下，测量数据应尽量大一些。(4)细绳套应适当长一些，便于确定力的方向。不要直接沿细绳套方向画直线，应在细绳套两端画个投影点，去掉细绳套后，连直线确定力的方向。3规范合理作图：在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些。实验强化提素养 NO.2类型一 类型二类型三 类型一 实验原理与操作【典例1】在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，某同学将橡皮条的一端固定于A点。(1)用两只弹簧测力计将橡皮条的另一端拉至O点，其中一只弹簧测力计的示数如图所示，则其示数为_N。(2)在分别读出两个弹簧
6、测力计的示数F1和F2后，还必须记录的是_。A两细绳套的夹角 B两个细绳套的方向 C橡皮条伸长后的总长度D细绳套的长度(3)改用一只弹簧测力计将橡皮条的另一端再次拉到O点，记下弹簧测力计示数F及细绳套的方向。用力的图示法在纸上画出表示三个力的有向线段，以表示F1和F2的线段为邻边作平行四边形，并作出F1和F2之间的对角线F，发现对角线F与F不重合，实验误差产生的原因有哪些？(写出一个原因即可)_ _。(4)关于本实验，下列说法中正确的是_。A弹簧测力计不需要在实验前进行校零 B弹簧测力计的示数越大越好 C拉两个细绳套时，两拉力夹角应为90 D拉细绳套时，拉力应与木板平行 解析(1)根据弹簧测力
7、计每一小格代表0.2 N，则指针指示的示数为2.6 N。(2)本实验要探究互成角度的力的合成规律平行四边形定则，需要记录 O 点的位置以及 F1 和 F2 的大小和方向，故选项 B 正确，A、C、D 错误。(3)上述实验误差产生的原因可能有弹簧测力计读数有误差、力的方向记录不准确、作图不准确等原因。(4)弹簧测力计需要在实验前进行校零，以便减小力的读数误差，A 错误；弹簧测力计的示数并不是越大越好，适当即可，同时注意不要超过量程，B 错误；拉两个细绳套时，两拉力夹角不一定为 90，适当即可，保证画出的平行四边形尽量充满纸面，C 错误；拉细绳套时，拉力应与木板平行，同时还要注意读数时视线要与刻度
8、垂直，从而减小实验误差，D 正确。答案(1)2.6(2)B(3)弹簧测力计读数有误差、力的方向记录不准确、作图不准确等(其他答案正确也可)(4)D 类型二 实验数据处理和误差分析【典例 2】(2020天津六校高一联考)某实验小组用橡皮条与弹簧测力计验证力的平行四边形定则，实验装置如图所示。其中 A为固定橡皮条的图钉，O 为橡皮条与细绳的结点，OB 和 OC 为细绳。(1)本实验用的弹簧测力计的示数的单位为 N，图中弹簧测力计的示数为_N。(2)实验时，同一次实验中结点 O 的位置_(选填“能”或“不能”)改变。(3)实验时，如果将橡皮条换成细弹簧，_(选填“会”或“不会”)影响实验结果。解析(
9、1)弹簧测力计分度值为 0.1 N，所以读数为 3.40 N。(2)实验时，为了保证等效性，同一次实验中两次拉橡皮条的结点 O 的位置不能改变。(3)实验中要应用平行四边形作出两个力的合力验证平行四边形定则，所以实验时，如果将橡皮条换成细弹簧不会影响实验结果。答案(1)3.40(2)不能(3)不会 类型三 创新设计实验【典例 3】(2020安徽六安一中月考)某探究小组探究两个互成角度的力的合成规律，将画有坐标轴(横轴为 x 轴，纵轴为 y 轴，最小刻度表示 1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图所示。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
10、A 点时，橡皮筋处于原长。(1)用一只弹簧测力计将橡皮筋的 P 端沿 y 轴从 A 点拉至坐标原点 O，此时拉力 F 的大小可由弹簧测力计的示数读出。弹簧测力计的示数如图所示，F 的大小为_N。(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋 P 端回到 A 点；现使用两个弹簧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甲中两条虚线所示的方向，由弹簧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点为作用点，在图乙中画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合；甲 乙 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)由弹簧测力计的读数规则可知，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4.0N，若从 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，顶点的纵坐标对应长度为 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)F1、F2 和 F 合如图所示 4.0 0.05 谢谢观看 THANK YOU!
