3.4.2 实验：探究两个互成角度的力的合成规律 -2022-2023学年高一物理精讲精练（2019人教版必修第一册）（原卷版）

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3.4.2 实验：探究两个互成角度的力的合成规律

考点精讲

考点 1：对实验原理及实验操作的考查

一、实验原理和方法

1．合力 F′的确定：一个力 F′的作用与两个共点力 F1与F2共同作用的都是把橡皮条拉伸

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是否相等，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，地拉橡皮条，使橡皮条伸长，到

达某一位置 O(如图所示)。用铅笔描下的位置和两条细绳套的，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的位置 O，记下弹簧

测力计的和细绳套的。

（3）改变两弹簧测力计拉力的大小和方向，再重做两次实验。

【例 1】(2020－2021 学年江苏省南京师大附中高一(上)期中)某同学进行“验证力的平行四边形定则”

实验，试完成主要步骤：

（1）如图甲，将木板水平放好，用两只弹簧测力计 B、C分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使

橡皮条伸长，记下结点的位置 O点、两弹簧测力计的读数 F1=4.00N 和F2=5.40N 以及________。

（2）用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条与细绳套的结点拉到_________，记下弹簧测力计的示数

F(如图乙所示)=_______N，记下细绳套的方向。

（3）图丙中记录了 F1、F2、F的方向，请选定合适的标度，以 O为作用点，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，_________并量出 F合=_________N；

（4）比较 F与F合的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应的改进后再次进行实

验。

（5）关于该实验的注意事项，下列说法中正确的是( )

A．对弹簧测力计调零时应将测力计竖直放置

B．F1、F2弹簧测力计的示数最好接近满量程

C．弹簧测力计的拉力方向必须与木板平行

D．每次实验中两个分力间的夹角必须大于 90°

考点 2：对实验过程及数据处理的考查

一、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。

二、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：

①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。

② 两个分力的起始夹角 α太大，如大于 120°，再重复做两次实验，为保证结点 O位置不变(即保证合

力不变)，则 α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。

③作图比例不恰当、不准确等造成作图误差。

三、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是否准确，注意使用中不要超过其。

（2）实验时，弹簧测力计必须保持与木板，且拉力应沿方向。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。

（3）读数时应正对、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。

（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°～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。

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。

【例 2】　在“验证力的平行四边形定则”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把

弹簧秤。

（1）为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如表：

弹力 F/N 0.50 1.0

01.50 2.00 2.50 3.00 3.50

伸长量

x/(×10－2)

0.74 1.8

02.80 3.72 4.60 5.58 6.42

根据表中数据在图甲中作出 Fx 图像并求得该弹簧的劲度系数k＝ N/m。

甲

（2）某次实验中，弹簧秤的指针位置如图乙所示，其读数为 N；同时利用(1)中结果获得弹簧

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