第7讲 探究两个互成角度的力的合成规律(重点实验) 一、实验知能/系统归纳 一、理清原理与操作 1.原理装置图 如果两个互成角度的力F1、F2作用于挂在橡皮条一端的小圆环上与只用一个力F作用于小圆环上都能使小圆环移动到同一点,也就是作用效果相同,则F为F1和F2的合力。用力的图示作出F1、F2和F,比较它们的大小和方向,找出其中的规律。 2.操作要领 等效 同一次实验中两次把橡皮条拉长后的结点O位置必须保持不变 拉力 沿弹簧测力计轴线方向拉(与板面平行),橡皮条、弹簧测力计和细绳套与板面平行;两分力F1、F2的夹角不要太大或太小 记录 记下每次实验各力的大小和方向,标记方向的两点尽量远些 作图 选定比例要相同,严格按力的图示要求作平行四边形求合力 二、掌握数据处理方法 1.用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直线,按选定的标度作出这两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示。 2.用铅笔和刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出实验步骤中只用一个弹簧测力计的拉力F的图示。 3.用虚线将拉力F的箭头端与拉力F1、F2的箭头端连接起来,观察所围成的四边形是否为平行四边形。然后,改变两个力的大小和方向,重做实验,确认所围成的四边形是否为平行四边形。 三、注意实验细节 位置 不变 在同一次实验中,使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同,是为了使合力的作用效果与两个分力共同作用效果相同,这是利用了等效替代的思想 角度 合适 用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时,其夹角不宜太小,也不宜太大,以60°~100°之间为宜 力度 适中 在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内的前提下,形变应尽量大一些。细绳套应适当长一些,便于确定力的方向 标度 统一 在同一次实验中,画力的图示选定的标度要相同,并且要恰当选取标度,使力的图示稍大一些 四、做好误差分析 偶然误差 读数误差和作图误差,读数时眼睛一定要正视刻度,根据有效数字要求正确读数和记录 系统误差 弹簧测力计本身的误差 二、实验关键/重点解读 本实验是利用等效替代法探究两个互成角度的力的合成规律。但因实验器材与数据处理方法的不同,实验操作过程与要求也有所不同,高考命题常以结点是否需要固定、合力与分力的大小是否需要测出具体数值作为考查的关键点。 关键点(一) 是否测量力的具体值 [题点训练] 1.(2025·吉林松原模拟)在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中,某同学的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳,图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示。 (1)其主要实验步骤如下,存在问题的步骤是 。 A.将图钉、白纸固定在木板上,把系好细绳套的橡皮条固定在图钉上 B.用两个弹簧测力计互成角度的拉伸橡皮条,记录此时两个弹簧测力计的读数F1、F2 C.用一个弹簧测力计拉伸橡皮条,并记录此弹簧测力计的读数F及其方向 D.在白纸上作出三个力的图示,并探究它们的关系 (2)该同学在该实验中采取了下面哪种常用的研究方法 。 A.控制变量法 B.等效替代法 C.微小量放大法 D.建立理想模型法 (3)图甲中弹簧测力计的读数是 N。 (4)如果没有操作失误,图乙中的F和F'两力中,方向一定沿AO方向的是 。 (5)关于本实验,下列说法正确的是 。 A.两细绳必须等长 B.弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行 C.两次拉伸橡皮条,只要使橡皮条伸长到相同长度即可 D.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要适当远些 2.某实验小组用橡皮筋验证力的平行四边形定则,实验步骤如下: ①取三条规格相同的橡皮筋,用刻度尺测量并记录它们的自然长度; ②用弹簧测力计分别将三条橡皮筋拉至相同的长度,若弹簧测力计的示数相同,则继续进行后续实验; ③将三条橡皮筋的一端系在一起,再将其中两条的另 ... ...
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