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1、高一物理多维度导学与分层专练专题13 探究两个互成角度的力的合成规律导练目标导练内容目标1教材经典实验方案的原理、步骤和数据处理目标2新高考的改进创新实验【知识导学与典例导练】一、 教材经典实验方案的原理、步骤和数据处理1.实验目的：探究两个互成角度的力的合成规律。2.实验器材：木板、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、小圆环、三角板、刻度尺、图钉(几个)。3.实验原理：等效思想：使一个力F的作用效果和两个力F1和F2的作用效果相同，就是使同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点O，即伸长量相同，所以F为F1和F2的合力，作出力F的图示，再根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图
2、示，比较F、F在实验误差允许的范围内是否大小相等、方向相同。4.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a、b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一个弹簧测力计c的拉力F的图示。（3）比较F与F是否完全重合或几乎重合,从而验证平行四边形定则。5.误差分析：（1）系统误差:弹簧测力计本身不够准确造成的误差,为此要选择比较准确的弹簧测力计。（2）偶然误差:弹簧测力计读数和作图造成偶然误差,需要多做几次实验,并且使两分力F1、
3、F2的夹角适当大些。6.注意事项：（1）使用弹簧测力计前,要先调整指针使其指在零刻度处;再将两只弹簧测力计的挂钩钩在一起,向相反方向拉,如果两个示数相同方可使用。（2）实验中的两个细绳套不要太短。（3）在同一次实验中,橡皮条拉长时结点到达的位置一定要相同。（4）用两只弹簧测力计互成角度地拉橡皮条时,夹角不宜太大也不宜太小。（5）在用力拉弹簧测力计时,拉力应沿弹簧测力计的轴线方向。弹簧测力计中弹簧轴线、橡皮条、细绳套应该位于与纸面平行的同一平面内。（6）画力的图示选定的标度要相同,要恰当选定标度,使力的图示稍大一些。【例1】某同学用图甲所示装置做“探究求合力的方法”实验。其中A为固定橡皮筋的图钉
4、，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。（1）要减小实验误差，下列措施可行的是( )A两个分力的大小要适当大些B两个分力间的夹角要尽量大些C拉橡皮筋的细绳要细些且要稍短一些D标记细绳方向的点要尽量离结点近些（2）若实验中弹簧测力计的量程均为5N，某次实验用两个弹簧测力计拉橡皮筋时，两个绳套间的夹角为60，两弹簧测力计的示数恰好均如图乙所示，弹簧测力计的示数为_N，你认为这次操作_（填“合适”或“不合适”），原因是_（3）某次实验的结果如图丙所示，这次实验刚好垂直，若在图丙所示的实验结果中，保持结点的位置的方向不变，将两个分力的夹角增大，则_（填“变大”“变小”或“不变”），_（填“变大”“
5、变小”或“不变”）。二、 新高考的改进创新实验1.实验方案的创新【例2】某实验小组利用如图所示的实验器材验证力的平行四边形定则。在圆形水平桌面上平铺固定一张白纸，在桌子边缘安装三个不计摩擦的滑轮，其中滑轮P1固定在桌边，滑轮P2、P3可沿桌边移动。将三根绳子系在同一点O，每根绳子的另一端各挂一定数量的砝码（每个砝码的质量均为m），当系统达到平衡时，记录每根绳上的砝码数量便可得出三根绳子的拉力大小，按照正确步骤进行操作，完成实验。回答下列问题：（1）下列说法正确的是_A必须以OP2、OP3绳的拉力为相邻边作平行四边形B若三根绳互成120角，则三根绳所挂钩码数量相等C以OP2、OP3绳的拉力作平行
6、四边形，所夹对角线（合力理论值）大小与OP1拉力大小相同，则验证了力的平行四边形定则D三根绳可以用橡皮筋代替（2）实验时，若O点的位置不在圆桌中心_（填“会”或“不会”）影响实验结论。（3）若三个滑轮不在同一水平面上，且高度偏差较大_（填“能”或“不能”）在白纸上准确记录力的大小和方向。2.实验器材的创新【例3】某小组为了验证力的平行四边形定则，设计了如图甲所示的实验：在一个半圆形刻度盘上安装两个可以沿盘边缘移动的拉力传感器A、B，两传感器的挂钩分别系着轻绳，轻绳的另一端系在一起，形成结点O，并使结点O位于半圆形刻度盘的圆心在O点挂上重G2.00 N的钩码，记录两传感器A、B的示数F1、F2及
7、轻绳与竖直方向的夹角1、2，用力的图示法即可验证力的平行四边形定则(1)当F11.00 N、F21.50 N，145、230时，请在图乙中用力的图示法作图_，画出两绳拉力的合力F，并求出合力F_N(结果保留三位有效数字)(2)该组同学在实验中，将传感器A固定在某位置后，再将传感器B从竖直位置的P点缓慢顺时针旋转，得到了一系列B传感器的示数F2和对应的角度2，作出了如图丙所示的F2-2图象，由图丙可知A传感器所处位置的角度1_【多维度分层专练】1“探究求合力的方法”实验。（1）本实验采用的主要科学方法是_。A理想实验法B等效替代法C控制变量法D建立物理模型法（2）实验桌上已有的器材如图所示，为完
8、成该实验还需要的器材是_。A一根橡皮筋B两个钩码 C三角板一套D天平（3）老师拍摄同学们实验操作时的照片如图所示，则操作正确的是_。ABCD（4）规范操作后，请读出图中弹簧测力计的读数为_N。（5）实验操作完成后作出_（选填“力的示意图”或“力的图示”）来探究合力与分力的关系。2某研究小组做“验证力的平行四边形定则”的实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为05 N的弹簧测力计两个，橡皮条（带两个较长的细绳套），刻度尺，图钉（若干个）。（1）如图1所示的弹簧测力计的示数为_N；（2）具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的是_（填选项前的字母）A橡皮条弹性要好，拉结点到达某
9、一位置O时，拉力要适当大些B再次进行验证时，结点O的位置必须保持相同C使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度D拉橡皮条的细绳要长一些，标记同一细绳方向的两点要远一些（3）该小组的同学用如图2所示的同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如图3所示，其中对于提高实验精度最有利的是_（填选项字母）3在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，实验装置及过程如图甲乙丙所示，E为橡皮筋原长时小圆环的位置，O为实验时小圆环被拉至的位置。（1）图丁中弹簧测力计的示数为_N； （2）在实验过程中，必须记录的有_；（本
10、小题有多个选项正确）A甲图中E的位置B乙图中O的位置COB、OC的方向D弹簧测力计的示数（3）下列选项中，与本实验要求相符的是_；（本小题有多个选项正确）A两细绳OB、OC夹角要尽量大一些B读数时，视线应正对弹簧测力计的刻度C实验时，只需保证两次橡皮筋伸长量相同即可D多次实验时，均应将小圆环拉到O点处（4）某次实验记录纸如图戊所示，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点，拉力F的方向过P点；三个力的大小分别为：F1=2.70N、F2=2.30N和F=4.00N。得出正确实验结论后，请根据实验结论和图中给出的标度：在图中作出F1和F2的合力；根据作图求出该合力为_N。（5）图己为小明与小华对本实
11、验进行的探究方案，两人针对实验中是否需要记录O点的位置持有不同观点：小明认为需要记录，而小华认为不需要。你赞同_（选填“小明”或“小华”）的观点，理由是_。4某学习小组利用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。一竖直木板上固定白纸，白纸上附有角度刻度线。弹簧测力计a和b连接细线系于O点，其下端用细线挂一重物Q，使结点O静止在角度刻度线的圆心位置。分别读出弹簧测力计a和b的示数，并在白纸上记录O点的位置和拉线的方向。（1）图中弹簧测力计a的示数为_N。（2）关于实验下列说法正确的是_。（请填写选项前对应的字母）A应测量重物Q所受的重力B弹簧测力计a、b通过细线对O点作用力的合力就是重物
12、Q的重力C连接弹簧测力计a、b以及重物Q的细线不必等长，但三根细线应与木板平行D改变拉力，进行多次实验，每次都要使点静止在同一位置（3）弹簧测力计a、b均绕O点顺时针缓慢转动，且保持两弹簧测力计间的夹角不变，直到弹簧测力计a方向水平为止，此过程中弹簧测力计a的示数会_、弹簧测力计b的示数会_。（填“变大”、“不变”、“变小”、“先变大后变小”、“先变小后变大”） 5某实验小组用弹簧测力计和量角器等器材验证力的平行四边形定则，设计的实验装置如图所示。固定在竖直木板上的量角器直边水平，橡皮筋一端固定在量角器圆心O的正上方A点，另一端系绳套1和绳套2。（1）实验步骤如下：弹簧测力计挂在绳套1上竖直向
13、下拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O点，记下弹簧测力计的示数F；弹簧测力计挂在绳套1上，手拉着绳套2，缓慢拉橡皮筋，使橡皮筋的结点再次到达O点，此时绳套1沿0方向，绳套2沿120方向，此时弹簧测力计的示数为F1；根据力的平行四边形定则计算出绳套1的拉力F1=_；比较_，即可初步验证力的平行四边形定则。（2）将绳套1由0方向缓慢转动到60方向，同时保持绳套2沿120方向不变，此过程中仍旧保持橡皮筋的结点在O点不动，关于绳套1的拉力大小的变化，下列结论正确的是_。A逐渐增大B先增大后减小 C逐渐减小 D先减小后增大6安庆某中学107班的学生在做“探究两个互成角度的力的合成规律”的分组实验时，利用了如图
14、所示的实验装置。在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点，每个钩码的质量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力、和，回答下列问题。（1）改变钩码个数，能完成实验是_；A ， ，B ，C ， ， （2）在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是_；A标记结点的位置，并记录、三段绳子的方向B量出、三段绳子的长度C用量角器量出三段绳子之间的夹角D用天平测出钩码的质量（3）在作图时，你认为图中_（选填“甲”或“乙”）是正确的。7某同学利用拉力传感器来验证力的平行四边形定则，实验装置如图甲所示在贴有白纸的竖直板上，有一水平细杆MN，细杆上安装有两个可沿细杆移动的拉力传感器A、B，传感器与计算机相连接两条不可伸长的轻质细线AC、BC(ACBC)的一端结于C
