3.7实验：探究两个互成角度的力的合成规律（解析版）-2022-2023学年高一物理备课必备讲义（人教2019必修第一册 ）

3.0 envi 2024-12-31 4 4 11.09MB 25 页 3知币
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第三章 相互作用——力
3.7 实验：探究两个互成角度的力的合成规律
课标要求 素养要求
课
标
解
读
1．探究两个互成角度的力的合成规律。
2．学会用作图法处理实验数据和得出实验结
论。
1．物理观念：学会作图法处理实验
数据。
2．科学探究：通过实验得出平行四
边形定则。
3．科学态度与 责 任 ：尊重客观事
实，养成实事求是的科学态度。
一、实验原理
1．合力 F′的确定：两个力 F1、F2共同作用，能把橡皮条末端小圆环拉到某点，一个力 F′
也可以把橡皮条末端的小圆环拉到同一点，则 F′与 F1和F2共同作用的效果相同，则 F′是
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，求出合力的理
论值 F.
3．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(两个)、橡皮条、细绳、轻质小圆环、三角板、刻度尺、图钉(若
干)、铅笔．
三、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，用图钉把橡皮条的一端固定在木板上 A
点，在橡皮条的另一端挂上轻质小圆环．
图1
2．用两个弹簧测力计分别钩住小圆环，互成角度地拉橡皮条，将小圆环拉到某位置 O，用铅
笔描下小圆环 O的位置和拉线的方向，并记录两弹簧测力计的读数．
3．用一个弹簧测力计拉橡皮条，将小圆环拉到同一位置
O ，记下弹簧测力计的读数和拉线的
方向 ．
4．如图乙所示，利用刻度尺和三角板，按适当的比例作出用两个弹簧测力计拉时的拉力 F1
和F2的图示以及用一个弹簧测力计拉时的拉力 F′的图示，以 F1、F2为邻边画出平行四边形
并画出对角线 F.
5．比较 F与F′的大小和方向，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．
四、注意事项
1．弹簧测力计使用前要检查指针是否指在零刻度线上，否则应校零．
2．被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致，拉动小圆环时弹簧不可与外壳相碰或摩擦．
3．在同一次实验中，小圆环的位置 O一定要相同．
4．在具体实验时，两分力 F1和F2间夹角不宜过大，也不宜过小，以 60°～120°之间为宜．
5．读数时应正视、平视刻度．
6．使用弹簧测力计测力时，读数应适当大些，但不能超出它的测量范围．
探究点 01 实验原理与操作
【探究应用 1】（2022·全国·高三课时练习）小明通过实验验证力的平行四边形定则。
（1）实验记录纸如图所示，O点为橡皮条被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用时，
拉力 F1和F2的方向分别过 P1和P2点；一个弹簧测力计拉橡皮条时，拉力 F3的方向过 P3点。
三个力的大小分别为 、 和 ，请根据图中给出的标度及平行四边形
定则画出 和 的合力 ____，其大小为___________N。若在误差允许的范围内，F12 与F3
基本一致，即验证了力的平行四边形定则。
（2）探究求合力的方法时，先将橡皮条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，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉
橡皮条，另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条。实验对两次拉伸橡皮条的要求中，
下列说法是正确的___________。
A．将橡皮条拉伸相同长度即可
B．使弹簧测力计与水平木板成 45°角后再拉动橡皮条
C．将弹簧测力计都拉伸到相同刻度
D．将橡皮条和绳的结点拉到相同位置
（3）同学们在操作过程中有如下议论，其中有利于减小实验误差的说法是___________。
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．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．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些
【答案】ùùùù ùùùù 4.70 D BD##DB
【解析】（1）[1][2]根据力的大小和方向，结合给出的标度，画出 F1和F2力的图示，再根据
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