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1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第二章,相互作用,实验三,探究两个互成角度的力的合成规律,实验知识,自主回顾,核心考点,重点,突破,2,年高考,1,年模拟,实验知识,自主回顾,一、实验目的,探究,力的合成,的平行四边形定则；理解等效替代思维方法在物理学中的应用。,二、实验原理,一个力,F,的作用效果和两个力,F,1,、,F,2,的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮筋伸长到同一点，所以力,F,就是这两个力,F,1,和,F,2,的合力。,作出力,F,1,、,F,2,和,F,的图示，再根据平行四边形定则作出力,F,1,和,F,2,的合力,F
2、,的图示，如图所示。比较,F,和,F,的大小和方向，若在实验误差允许范围内相等，则可验证平行四边形定则。,三、实验器材,方木板一块，弹簧秤两个，白纸，橡皮条一段，细绳套两个，图钉,(,若干,),，三角板，刻度尺，铅笔。,四、实验步骤,(1),用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上。,(2),用两个弹簧测力计分别钩拉两个细绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，结点到达某一位置,O,。,(3),用铅笔描下,_,和,_,，并记录,_,，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力,F,。,(4),只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮筋的结点拉到,_,，记下,_,和,_,。,(5),比较,F,与用平
3、行四边形定则求得的合力,F,，判断在实验误差允许的范围内是否相等。,结点,O,的,位置,两条细绳的,方向,弹簧测力计的,读数,与前面相同的位置,O,弹簧测力计的读数,F,细绳的方向,五、误差分析,除弹簧测力计本身的误差外，实验误差主要来源于读数误差和作图误差两个方面。,(1),减小读数误差的方法：弹簧测力计数据在允许的情况下，尽量大一些。,(2),减小作图误差的方法：作图时两力的对边一定要平行，两个分力,F,1,、,F,2,间的夹角越大，用平行四边形作出的合力,F,的误差,F,就越大，所以实验中不要把,F,1,、,F,2,间的夹角取得太大。,六、注意事项,(1),正确使用弹簧测力计：,本实验需
4、要选用规格相同的两只弹簧测力计；,使用时读数尽量大，但不能超出量程；,被测力的方向与轴线方向要一致；,读数时应正对、平视刻度。,(2),位置不变：在同一次实验中，橡皮筋拉长后，结点,O,的位置必须保持不变。,核心考点,重点突破,考点一,教材原型实验,(2021,四川雅安中学开学考,),两个实验小组做了如下两个实验，请回答下列问题：,.,一个实验小组利用图甲实验装置进行,“,探究求合力的方法,”,实验。,例,1,(1),下列说法中正确的是,_,。,A,在测量同一组数据,F,1,、,F,2,和合力,F,的过程中，橡皮条结点,O,的位置不能变化,B,弹簧测力计拉细线时，拉力方向必须竖直向下,C,F,
5、1,、,F,2,和合力,F,的大小都不能超过弹簧测力计的量程,D,为减小测量误差，,F,1,、,F,2,间夹角应为,90,AC,(2),弹簧测力计的指针如图乙所示，由图可知拉力的大小为,_N,。,(3),本实验采用的科学方法是,_,。,A,理想实验法,B,控制变量法,C,等效替代法,D,建立物理模型法,4.00,C,.,另一个实验小组在,“,验证力的平行四边形定则,”,的实验中，某同学的实验情况如图丙所示，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。,(1),本实验中，采取下列哪些方法和步骤可以减小实验误差,_,。,A,两个分力,F,1,、,F,2,间的
6、夹角尽量小些,B,两个分力,F,1,、,F,2,的大小要适当大些,C,拉橡皮条的细绳要稍短一些,D,实验中，弹簧测力计必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度,(2),本实验采用的是等效替代法，但若将细绳也换成橡皮条，则实验结果是否会发生变化？答：,_(,填,“,变化,”,或,“,不变化,”,),。,BD,不,变化,(3),为了完成实验，在用两个完全相同的弹簧测力计成一定角度拉橡皮条时，必须记录的有,_,。,A,两细绳的方向,B,橡皮条的原长,C,两弹簧测力计的示数,D,结点,O,的位置,(4),若保持结点,O,的位置及,OB,绳方向不变，而将,OC,顺时针缓慢转动一小角度，其他操作均正
7、确，则,_,。,A,弹簧测力计甲的示数不变,B,弹簧测力计甲的示数一直减小,C,弹簧测力计乙的示数可能增大,D,弹簧测力计乙的示数一定先减小后增大,ACD,BC,解析,本题考查平行四边形定则的实验原理和误差分析。,.(1),要保证两个弹簧测力计的拉力与一个弹簧测力计的拉力效果相同，橡皮条要沿相同方向且伸长量相同，则,O,点的位置应固定，故,A,正确；本实验是在水平面作力的图示，为了减小误差弹簧测力计必须保持与木板平行，橡皮条及挂钩码的细绳必须在同一平面内，弹簧测力计拉细线时，拉力方向不一定要竖直向下，故,B,错误；在测量的过程中,F,1,、,F,2,和合力,F,的大小都不能超过弹簧测力计的量程
8、，否则误差比较大，故,C,正确；本实验只要使两次效果相同就行，两个弹簧测力计拉力的方向没有限制，并非一定要夹角为,90,不变，故,D,错误。,(2),由图乙弹簧测力计的指针指示可知，拉力,F,的大小为,4.00 N,。,(3),本实验中，合力产生的效果与两个分力产生的效果是相同的，所以采用的科学方法是等效替代法，所以选项,C,正确。,.(1),根据平行四边形定则可知两个分力的夹角太小将会导致合力过大，使用一个弹簧测力计拉橡皮条时，拉力可能会超过弹簧测力计的量程，故夹角不能太小或太大，适当即可，故,A,错误；为了减小读数误差，应让两力适当大些，故,B,正确；为了准确记下拉力的方向，采用两点描线时
9、两点距离应尽量大一些，故细绳应长些，故,C,错误；作图时是在白纸中作图，作出的是水平力的图示，为了减小因摩擦造成的误差，故应使各力尽量与木板面平行，以及读弹簧测力计示数时，视线要正对刻度，故,D,正确。,(2),由于,O,点的作用效果相同，拉力与绳子的性质无关，故将细绳换成橡皮条，不会影响实验结果。,(3),该实验的实验目的是验证力的平行四边形定则，要根据两个弹簧测力计拉橡皮条时两个拉力的大小和方向作出平行四边形求出其合力大小，然后与一个弹簧测力计拉橡皮条时的拉力大小进行比较，最后得出结论，故需要记录的是两弹力的大小和方向以及结点的位置，故,A,、,C,、,D,正确，,B,错误。,(4),对结
10、点,O,受力分析，受到两条细绳的拉力和橡皮条的拉力，保持结点,O,的位置及,OB,绳方向不变，其中橡皮条长度不变，其拉力大小不变，即合力不变，如图所示，则弹簧测力计甲的示数一直减小，但弹簧测力计乙的示数可能增大，也有可能减小，要根据夹角的大小进行判断，故,A,、,D,错误，,B,、,C,正确。,变式训练,1,请完成,“,验证力的平行四边形定则,”,实验的相关内容。,(1),如图甲所示，在铺有白纸的水平木板上，橡皮条一端固定在,A,点，另一端拴两个细绳套。,(2),如图乙所示，用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，使绳与橡皮条的结点伸长到某位置并记为,O,点，记下此时弹簧测力计的示数,F,1,和,
11、F,2,及,_,。,(3),如图丙所示，用一个弹簧测力计拉橡皮条，使绳与橡皮条的结点拉到,O,点，记下此时弹簧测力计的示数,F,_N,和细绳的方向。,(4),如图丁所示，已按一定比例作出了,F,1,、,F,2,和,F,的图示，请用作图法作出,F,1,和,F,2,的合力,F,。,两细绳的,方向,3.00,答案,(,5),F,与,F,大小相等，方向略有偏差，如果此偏差仅由,F,1,引起，则原因是,F,1,的大小比真实值偏,_(,填,“,大,”,或,“,小,”,),或,F,1,与,F,2,的夹角比真实夹角偏,_(,填,“,大,”,或,“,小,”,),。,大,大,解析,(2),实验时，用两个弹簧测力计
12、互成角度地拉,橡皮条，使绳与橡皮条的结点伸长到某位置并记为,O,点，记下此时两弹簧测力计的示数,F,1,和,F,2,及两细绳的方向。,(3),弹簧测力计的分度值为,0.1 N,，要估读到分度值的下一位，则弹簧测力计的示数为,3.00 N,。,(4),由力的图示作出,F,1,和,F,2,的合力如图所示；,(,5),F,与,F,大小相等，方向略有偏差，如果此偏差仅由,F,1,引起，由图可知，,F,1,的大小比真实值偏大或,F,1,与,F,2,的夹角比真实值偏大,。,实验拓展创新的两种方法,以本实验为背景，以实验中操作的注意事项、误差来源设置条件，或通过改变实验条件、实验仪器设置题目。,1,对实验原
13、理的理解、实验方法的迁移,考点二,实验拓展创新,某实验小组用一只弹簧测力计和一个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。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,。,例,2,(1),实验步骤如下：,弹簧测力计挂在绳套,1,上，竖直向下拉橡皮筋，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，使橡皮筋的结点达到,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,F,1,；,根据力的平行四边形定则计算绳套
14、,1,和绳套,2,的合力,F,_,_,_,；,比较,_,，即可初步验证力的平行四边形定则。,F,与,F,的大小,(2),将绳套,1,由,0,方向缓慢转动到,60,方向，同时绳套,2,沿,120,方向不变，此过程中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,D,(2),保持绳套,2,方向不变，绳套,1,从图示位置向下缓慢转动,60,，此过程中保持橡皮筋的结点在,O,处不动，说明两绳套拉力的合力不变，由下图可知绳套,1,的拉力先减小后增大，,D,正确。,变式训练,2,在,“,验证力的平行四
15、边形定则,”,实验中：,(1),如果,“,力的平行四边形定则,”,得到验证，那么图乙中,cos,cos,_,_,_,。,3,4,(2),现将钩码改为两个弹簧测力计，如图丙所示，使橡皮筋另一端细线上连接两个弹簧秤，仍然拉至,O,点，现使,F,2,大小不变地沿顺时针转过某一小角度，相应地使,F,1,的大小及图中,角发生变化。则相应的变化可能是,_,。,A,F,1,一定增大,B,F,1,可能减小,C,F,1,若增大，,角一定减小,D,F,1,若增大，,角可能,增大,AD,解析,(1),由平衡知识，则在水平方向有,3,mg,cos,4,mg,cos,解得,cos,cos,3,4,。,(2),根据平行四
16、边形定则有：,若如图,1,变化所示，可以增大,F,1,的同时减小,角,，,如图,2,所示，可以增大,F,1,的同时增大,角，,如,图,3,所示，可以增大,F,1,而保持,角不变，故,A,、,D,正确，,B,、,C,错误。,2,年高考,1,年模拟,1,(2021,江苏高三专题练习,),如图甲所示为,“,验证力的平行四边形定则,”,的实验装置图，其中,A,为固定橡皮筋的图钉，,O,为橡皮筋与细绳的结点，,OB,和,OC,为细绳。,ACD,理论,值,15.0,N,解析,(1),实验中两根弹簧秤拉力的共同效果与一根弹簧秤的效果相同，则同一次实验，,O,点的位置不允许变动，故,A,正确；实验中需要记录弹簧测力计的读数，拉力的方向和,O,点的位置，故,B,错误；为了减小实验的误差，拉橡皮筋的细绳应长一些，故,C,正确；橡皮筋弹性要好，拉结点到达某一位置,O,时，拉力要适当大些，故,D,正确。,(2),某同学已画出某次实验中两弹簧测力计拉力的图示及两个拉力的合力,F,，这个合力,F,是力,F,1,和,F,2,合力的理论值，如果用,2 N,作为标度，则该同学量出的,F,的值为,15.0 N,。,2,(
