1、第8讲实验：探究共点力合成的规律目标定位1.练习用作图法求两个力的合力.2.验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则1实验原理：一个力F的作用效果与两个共点力F1和F2的共同作用效果都是把橡皮筋结点拉伸到某点，则F为F1和F2的合力，作出F的图示，再根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F的图示，比较F与F在实验误差允许范围内是否大小相等、方向相同，即得到互成角度的两个力合成是否遵循平行四边形定则想一想：每次实验都必须保证结点拉伸到的位置不变，这样做的目的是什么？答案每次实验都必须保证结点的位置不变，是为了使合力的作用效果与两个分力共同作用的效果相同，这是等效替代的思想2实验器材：图板、白
2、纸、图钉若干、细芯铅笔、橡皮筋、细绳套、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺.一、实验步骤1在方木板上用图钉固定一张白纸，如图1甲所示，用图钉把橡皮筋的一端固定在木板上A点，在橡皮筋的另一端拴上两个细绳套2用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮筋将结点拉到某位置O，用铅笔描下结点O的位置、细绳的方向，并记录两弹簧测力计的读数3如图乙所示，按适当的比例作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，利用刻度尺和三角板，以F1、F2为邻边画出平行四边形，并画出对角线F.图14用一个弹簧测力计把橡皮筋拉到同一位置O，记下弹簧测力计的读数和细绳的方向，并用同样的比例作出这个力F的图示5比较F与F的大
3、小和方向，看它们在实验误差允许范围内是否相同，从而验证平行四边形定则二、误差分析1弹簧测力计使用前没调零会造成误差2使用中，弹簧测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间或弹簧测力计的外壳和纸面之间有摩擦力存在会造成误差3两次测量拉力时，橡皮筋的结点O没有拉到同一点会造成偶然误差4两个分力的夹角太小或太大，F1、F2数值太小，应用平行四边形定则作图时，会造成偶然误差三、注意事项1结点O(1)定位O点时要力求准确；(2)同一次实验中橡皮筋拉长后的O点必须保持不变2拉力(1)用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向；(2)应使橡皮筋、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内；(3)两个分力
4、F1、F2间的夹角不要太大或太小3作图(1)在同一次实验中，选定的比例要相同；(2)严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力例1如图2所示是甲、乙两位同学在“共点力合成的规律”的实验中所得到的实验结果，若用F表示两个分力F1、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图2解析由题设可知，F为F1和F2的合力，通过平行四边形定则所得，而F是F1和F2的等效力，即用一只弹簧测力计拉橡皮筋时的拉力，显然F的方向应在细线的方向上，因甲同学F的方向与细绳在同一直线上，故甲同学的实验结果是符合事实的答案甲借题发挥理解实验原理是做好实验的
5、关键，实验器材的选择、实验方案的设计、实验步骤的安排、实验误差分析等都必须依据实验原理来进行例2在探究“共点力合成的规律”实验中，部分实验步骤如下，请完成有关内容：A将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端绑上两根细线B在其中一根细线挂上5个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图3甲所示，记录：_、_、_.C将步骤B中的钩码取下，分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码，用两光滑硬棒B、C使两细线互成角度，如图乙所示，小心调整B、C的位置，使_，记录_图3答案步骤B：钩码个数(或细线拉力)橡皮筋与细线结点O的位置细线的方向(说明：能反映细线方向的其他记录也可以)步骤C：橡皮筋与
6、细线结点O的位置与步骤B中结点O的位置重合钩码个数和对应的细线方向例3将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，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4所示这时弹簧测力计的读数可从图中读出图4图5(1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为_N和_N(只需读到0.1N)(2)在图5方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力解析(1)弹簧测力计的读数分别是4.0N,2.5N.(2)如图所示根据测量结果，每小格代表0.5N，将保证力的图示较准确，若每小格代表1N，则2.5N的力表达上
7、容易造成误差，在确定合力大小时，更容易造成较大误差力的图示应有刻度、箭头答案(1)4.02.5(2)如解析图所示1在“探究共点力合成的规律”实验中，先将橡皮筋的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳；先后两次拉伸橡皮筋，第一次用两个弹簧测力计通过两细绳互成角度地拉橡皮筋，第二次用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮筋(1)在实验中，下列做法正确的是_A弹簧测力计、细绳、橡皮筋都应贴近水平木板且与木板平行B拉橡皮筋的细绳要适当长些，标记同一细绳方向的两点要适当远些C用两个弹簧测力计通过两细绳互成角度地拉橡皮筋时，两拉力的夹角越大越好D用两个弹簧测力计通过两细绳互成角度地拉橡皮筋时，两拉力的夹
8、角越小越好(2)实验中，要求先后两次力的作用效果相同，指的是_A第一次两个弹簧测力计的示数F1和F2之和等于第二次弹簧测力计的示数B第一次两个弹簧测力计的示数F1和F2之差等于第二次弹簧测力计的示数C橡皮筋伸长到同一长度D橡皮筋沿同一方向伸长到相同长度答案(1)AB(2)D2如图6甲所示，在竖直平面内，将小圆环挂在橡皮筋的下端，橡皮筋长度为GE.用两根弹簧测力计拉动小圆环到O点，小圆环受到作用力F1、F2和橡皮筋的拉力F0，如图乙所示(1)如图乙，此时要记录下拉力F1、F2的大小，并在白纸上记下_，以及O点的位置；图6(2)实验中，不必要的是()A选用轻质小圆环B弹簧测力计在使用前应校零C撤去
9、F1、F2，改用一个力拉小圆环，仍使它处于O点D用两根弹簧测力计拉动小圆环时，要保持两弹簧测力计相互垂直(3)图丙中F是用一个弹簧测力计拉小圆环时，在白纸上根据实验结果画出的图示F与F中，方向一定沿GO方向的是_答案(1)F1、F2的方向(2)D(3)F解析(1)力是矢量，既有大小，又有方向，因此除了需要记录拉力F1、F2的大小，还要记录这两个力的方向；(2)本实验的目的是探究求合力的方法，因此应为任意情况下的两个力与合力关系，D错误；选用轻质小圆环是为了减小水平方向偏移的误差，合力与分力之间是等效替代的关系，撤去F1、F2，改用一个力拉小圆环，仍使它处于O点，以确保等效，弹簧测力计在使用前校
10、零是为了使力的大小读数准确，A、B、C是必要的(3)当用一个弹簧测力计拉小圆环时，因圆环为轻质小圆环，故弹簧测力计的拉力与橡皮筋的拉力平衡，其方向一定与橡皮筋的拉力方向相反，即一定沿GO方向的是F.(时间：60分钟)1在做“探究共点力合成的规律”的实验时，先用两个弹簧测力计拉橡皮筋，再用一个弹簧测力计拉橡皮筋，两次须使橡皮筋的结点达到同一位置，这样做是为了()A便于测量力的大小B使两个分力和它的合力产生相同的效果C使两个分力和它的合力有相同的作用点D便于画出分力与合力的方向答案BC解析本实验是一个验证性实验，是通过看共点的两个力与它们的合力是否满足平行四边形定则，因合力与它的分力是等效力，两次
11、使橡皮筋沿同一方向伸长相同的长度，表明第一次对橡皮筋所加的两个力与第二次对橡皮筋所加的一个力是等效力；其次，本实验是共点的两个力的合成，所以拉到同一位置也满足了共点的条件，故选B、C.2在“探究共点力合成的规律”的实验时，要使每次合力与分力产生相同的效果，必须()A每次准确读出弹簧秤的示数B每次都把橡皮筋拉直C每次橡皮筋的结点拉到相同的位置D每次记准细绳的方向答案C3图1甲为“探究共点力合成的规律”的实验装置图1(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，橡皮筋结点O的位置不能变化B用弹簧测力计拉细线时，拉力方向必须竖直向下CF1、F2和合力F的大小都不能超过弹簧测
12、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乙所示，由图可知拉力的大小为_N.答案(1)AC(2)4.004在“探究共点力合成的规律”实验中，先将橡皮筋的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳实验时，需要两次拉伸橡皮筋，一次是通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮筋，另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮筋同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是_(填字母代号)A两细绳必须等长B弹簧测力计、细绳、橡皮筋都应与木板平行C用两弹簧测力计同时拉细绳时两弹簧测力计示数之差应尽可能大D拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要
13、远些答案BD解析B做法能保证分力与合力在同一平面内，减小了作图误差；D做法能保证分力的方向测量更准确，减少了测量误差实验时两细绳不必等长，两弹簧测力计的示数也不一定要求相差较大，所以B、D正确图25在“探究共点力合成的规律”实验中，需要将橡皮筋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2甲)；图乙是在白纸上根据实验结果画出的图(1)实验时，需要两次拉伸橡皮筋：一次是让橡皮筋在互成角度的两个弹簧测力计的共同作用下拉长；另一次是让橡皮筋在一个弹簧测力计作用下拉长对两次拉长橡皮筋的要求，下列说法中正确的是()A用两个弹簧测力计拉橡皮筋时，两个弹簧测力计的示数必须相同B两弹
14、簧测力计之间的夹角应为90C弹簧测力计、细绳和橡皮筋都应与木板平行D将橡皮筋和绳的结点拉到相同位置(2)图乙所画的四个力中不是通过弹簧测力计直接测出的是_(选填“F1”“F2”“F”或“F”)答案(1)CD(2)F6在做“探究共点力合成的规律”的实验中，在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮筋的一端固定在A点上，另一端连接两根细线，然后通过细线用两个互成角度的弹簧测力计来拉橡皮筋，使橡皮筋伸长到某一点O，此时需记录下：(1)_，(2)_，(3)_然后改用一个弹簧测力计把橡皮筋拉到同一O点后再记录下：(4)_，(5)_如图3所示，是该同学完成“探究求合力的方法”实验操作后得到的数据图，请选好比例在
15、方框中作图完成该同学未完成的实验数据处理图3答案(1)两弹簧测力计的读数(2)结点O的位置(3)两细线的方向(4)弹簧测力计的读数(5)细线的方向实验数据处理如图所示解析作图时要以O点为起点作F1、F2、F的图示，且要按同一比例；要用三角板和刻度尺规范地作出平行四边形7某同学用如图4甲所示的装置探究求合力的方法将一木板(图中未画出)竖直放置与铁架台和轻弹簧所在平面平行其部分实验操作如下，请完成下列相关内容：图4如图甲，在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O；卸下钩码然后将两细绳套系在弹簧下端，用两弹簧测力计将弹簧末端拉到同一位置O，记录细绳套AO、BO的_及两弹簧测力计相应的读数图乙中B弹
16、簧测力计的读数为_N；该同学在坐标纸上画出两弹簧测力计拉力FA、FB的大小和方向如图5所示，请在图中作出FA、FB的合力F；图5已知钩码的重力，可得弹簧所受的拉力F如图所示，观察比较F和F，得出结论：_.答案方向11.40如图所示(4)在误差允许的范围内，FF.8某同学用如图6所示的实验装置来验证“探究共点力合成的规律”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图6(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中的示数为_N(保留两位有效数字)(
17、2)下列的一些做法中，是该实验中必须的实验要求是_(请填写选项前对应的字母)A实验中必须保证OB水平B应测量重物M所受的重力C拉线方向应与木板平面平行D改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置E改变拉力，进行多次实验，每次都要使AO与OB的夹角不变(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请你提出两个解决办法_；_.答案(1)3.6(2)BC(3)将A更换成较大量程的弹簧测力计减小重物M的质量解析(1)弹簧测力计的最小刻度是0.2N，读出弹簧测力计示数为3.6N(2)实验时对力的方向没有具体要求，所以OB不一定要沿水平方向，A错误；重物的重力是合力，需要知道力的大小和方向，所以应测量重物的重力，B正确；拉线的方向应与木板平面平行，投影到板上的力的方向误差小，C正确；改变拉力后，进行多次实验，只需要每次都记下O点的位置即可，D错误；改变拉力后进行多次实验，对AO与OB的夹角不要太大，也不能太小，夹角可以变化，E错误(3)弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，可以采用的措施是：换用量程比较大的弹簧测力计；减小A弹簧上的弹力大小；减小合力即重物的重力
