《高一物理一体化导学案（人教版2019必修第一册）》实验02　探究两个互成角度的力的合成规律（原卷版）

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实验 02　探究两个互成角度的力的合成规律
【知识梳理】
一、实验目的
1.练习用作图法求两个力的合力。
2.探究互成角度的两个力合成所遵从的规律——平行四边形定则。
二、实验原理
1.若用一个力
F
′或两个力
F
1和
F
2共同作用都能把橡皮条沿某一方向拉伸至相同长度，即力
F
′与
F
1、
F
2
共同作用的效果相同，那么
F
′为
F
1、
F
2的合力。
2.用弹簧测力计分别测出
F
′和
F
1、
F
2的大小，并记下它们的方向，作出
F
′和
F
1、
F
2的图示，以
F
1、
F
2的
图示为邻边作平行四边形，其对角线即为用平行四边形定则求得的
F
1、
F
2的合力
F
。
3.比较
F
′与
F
，若它们的长度和方向在误差允许的范围内相等，则可以证明互成角度的两个力合成遵从平
行四边形定则。
三、实验器材
方木板一块、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(几个)、细芯铅笔。
四、实验步骤
1.用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。
2.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。
3.用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条的结点伸长到某一位置
O
，如图所
示，记录两弹簧测力计的读数
F
1和
F
2，用铅笔描下
O
点的位置及此时两细绳的方向。
4.只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置
O
，记下弹簧测力计的读数
F
′和细绳套
的方向。
5.改变两个力
F
1和
F
2的大小和夹角再重复实验两次。
五、数据处理
1.用铅笔和刻度尺从结点
O
沿两条细绳套的方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数
F
1和
F
2的图示，并以
F
1和
F
2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
F
′的方向作出这只弹簧测力计的拉力
F
′的图示。
3.比较
F
′和根据平行四边形定则求出的合力
F
在大小和方向上是否相同。
六、误差分析
1.误差来源
除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等。
2.减小误差的方法
(1)实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度，要根据弹簧测力计的精确度正确读数和记录。
(2)作图时用刻度尺借助于三角板，表示两力的对边一定要平行。因两个分力
F
1、
F
2间的夹角
θ
越大，用
平行四边形定则作出的合力
F
与
F
′的误差 Δ
F
就越大，所以，实验中不要把
θ
取得太大，但也不宜太小，
以 60°～120°之间为宜。
【方法突破】
一、原型实验原理及操作
【例 1】如图是“验证力的合成的平行四边形定则”实验示意图。将橡皮条的一端固定于木板上的 A点，
图甲表示在两个拉力 F1、F2的共同作用下，在弹性限度内将橡皮条的结点拉长到 O点；图乙表示用一个拉
力F拉橡皮条，图丙是在白纸上根据实验结果画出的力的合成图示， 为以 F1、F2为两邻边的平行四边行
的对角线。
（1）有关此实验，下列叙述正确的是________；
A．在进行图甲的实验操作时，F1、F2的方向必须互相垂直
B．在进行图甲的实验操作时，F1、F2的方向可以不与木板平行
C．在进行图甲的某次实验操作时，白纸和 A点的位置不得移动
D．在进行图乙的实验操作时，只须使橡皮条的伸长量与甲实验相等
（2）图丙中的一定沿 AO 方向的是_______（填F或 ）；
【针对训练1】在“探究求合力的方法”的实验中，某同学的实验情况如图甲所示，其中 A为固定橡皮筋
的图钉， 为橡皮筋与细绳的结点， 和 为细绳，图乙是在白纸上。
(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筋挂在图钉上
B．用两个弹簧测力计互成角度的拉伸橡皮筋，记录此时两个测力计的读数 、
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