实验：探究两个互成角度的力的合成规律-相互作用--力ppt优秀课件

[解析] (1)本实验中“等效替代”的含义是两弹簧测力计共同 作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代，故 D 正确。
(2)题图乙中的 F 是合力的理论值，而 F′是合力的实际值，两 力中，方向一定沿 AO 方向的是 F′。
(3)拉橡皮条的细绳细些且长度适当，以便确定力的方向，选项 A 正确；拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与 木板面平行，选项 B 正确；记录弹簧测力计拉力方向时，标记同一 细绳方向的两点要远些，这样可减小记录方向时产生的误差，选项 C 正确；拉力 F1 和 F2 的夹角不一定为 90°，大小适当即可，选项 D 错误。
[典例3] 某同学利用如图所示的装置来探究 求合力的方法：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 O，每个钩 码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数 读出三根绳子的拉力 FTOA、FTOB 和 FTOC，回答下 列问题：
(1)[多选]改变钩码个数，实验能完成的是________。(绳子能承 受的拉力足够大)
解析：(1)以 F1、F2 为邻边，作出平行四边形，如图所示：
由图可知：合力为 F＝1×7 N＝7 N。 (2)合力 F′与 F 的大小、方向略有偏差，如果此偏差仅由 F1 引 起，由图可知 F1 与 F′的夹角比 F1 与 F 的大，故 F1 的大小比 真实值偏大。 答案：7 大
考点三 实验创新考查
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实验：探究两个互成角度的力的合成规律
实验目的 1.练习用作图法求两个力的合力。 2.验证两个互成角度的力合成的平行四边形定则。
实验原理 1．合力 F′的确定：把一端固定的同一根橡皮条拉伸到某点，
一次只用一个力 F′的作用，另一次用两个共点力 F1 与 F2 的共同作用，则 F′为 F1 和 F2 的合力。 2．合力理论值 F 的确定：作出 F1 和 F2 的图示，根据平行四边 形定则利用作图法求得合力 F。 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 是否大小相等、方向相同。
(3)在某次实验中，某同学的实验结果如图所示，其中 A 为固定 橡皮条的图钉，O 为橡皮条与细绳结点的位置。图 中________是力 F1 与 F2 的合力的理论值； ________是力 F1 与 F2 的合力的实验值。通过把 F 和 F′进行比较，验证平行四边形定则。
解析：(1)实验中要作平行四边形，故需要用刻度尺，要通过弹 簧测力计拉伸橡皮条来显示力的效果。 (2)实验中要记录橡皮条拉伸后 O 点的位置、弹簧测力计的读数 及力的方向。 (3)本实验中合力的理论值是通过作平行四边形得出，而合力的 实验值则是通过用一个弹簧测力计拉橡皮条使结点到达同一 O 点而直接测得。 答案：(1)BC (2)①O 点位置 ②细绳所指方向 ③相应弹簧测力 计读数 同一位置 O 点 弹簧测力计读数和细绳方向 (3)F F′
伸长量x/(×10－2 m) 0.74 1.80 2.80 3.72 4.60 5.58 6.42
用作图法求得该弹簧的劲度系数 k＝________N/m。
(2)某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图所示，其读数为 ________N；同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为 2.50 N， 请画出这两个共点力的合力 F 合。
[解析] (1)对 O 点受力分析如图所示，OA、OB、 OC 分别表示 FTOA、FTOB、FTOC 的大小，由于三个共 点力处于平衡，所以 FTOA、FTOB 的合力大小等于 FTOC， 且 FTOC<FTOA＋FTOB，即|FTOA－FTOB|<FTOC<FTOA＋ FTOB，故 B、C、D 能完成实验。
实验器材 方木板、白纸、弹簧测力计两个、橡皮条、细绳套、三角板、 刻度尺、图钉若干。
实验步骤与数据处理 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．用两个弹簧测力计分别勾住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使
橡皮条的结点拉到某一位置 O， 如图甲所示。记录两弹簧测力计 的读数，用铅笔描下 O 点的位置 及此时两细绳套的方向。
考点二 数据处理和误差分析
[典例2] 在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验 中，现有木板、白纸、图钉、橡皮条、细绳套和一个弹簧测力计。
(1)为完成实验，某同学另找来一根弹簧，测量其劲度系数， 得到的实验数据如表所示。
弹力F/N
0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50
直方向)，由于误差的存在，F1、F2 的合力的理论值与实际值有
一定偏差，故题图甲符合实际，题图乙不符合实际。 [答案] (1)BCD (2)A (3)甲
[对点训练] 3.在进行“探究共点力合成的规律”的实验中，
用如图(a)所示的两个力拉弹簧使之伸长至某一
位置，并适当调整力的方向，使两力之间的夹角
为 90°。(图中钩码规格相同)
6．比较力 F′与用平行四边形定则求出的合力 F 在大小和方向 上是否相同。
7．改变两个力 F1 和 F2 的大小和夹角，再重复实验两次。
误差分析
1．使用中，弹簧测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间或弹 簧测力计的外壳和白纸之间有摩擦力存在会引起系统误差。
2．两次测量拉力时，橡皮条的结点不可能做到完全拉到同一点 从而会造成偶然误差。
(3)由图得到 F 合＝________N。
[解析] (1)根据表格数据描点，然后连成一条过原点的直线， 如图所示，直线的斜率表示弹簧的劲度系数，k＝6.423×.510－2 N/m≈ 55 N/m。
(2)读出弹簧测力计的读数为 2.10 N(保留三 位有效数字)；以 O 为顶点，画出两细绳套的方 向就是两拉力方向，再确定并画好力的标度， 画出两拉力的图示，以两拉力为邻边作出平行 四边形，画出平行四边形的对角线，即合力 F 合。
(1)换用一根线牵引弹簧[图(b)]，使弹簧的伸长量
与两个力作用时相同，此时需要挂________个与
图甲中相同规格的钩码。
(2)你对合力与分力遵循的规律作出的猜想是________。
(3)本实验采用的科学方法是__________。
A．理想实验
理模型
解析：(1)设一个钩码受到的重力为 G，题图(a)中互成 90°的两个 力 F1＝3G，F2＝4G，则合力为 F＝ F12＋F22＝5G，题图(b)中 为了保持拉力的作用效果相同，故要挂 5 个规格相同的钩码。 (2)根据 3、4、5 个钩码及夹角的关系，可知猜想出力的合成遵 循平行四边形定则或三角形定则。 (3)该实验保证合力与几个分力共同作用的作用效果相同，运用 了等效替代法，故 B 正确。 答案：(1)5 (2)力的合成遵循平行四边形定则(或三角形定则) (3)B
(2)图乙中的 F 与 F′两力中，方向一定沿 AO 方向的是 ________。
(3)[多选]下列措施中可减小实验误差的是________。 A．拉橡皮条的细绳细些且长度适当 B．拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且 与木板面平行 C．记录弹簧测力计拉力方向时，标记同一细绳方向的两点 要远些 D．应使拉力 F1 和 F2 的夹角为 90°
(2)为探究求合力的方法，必须作受力图，所以先明确受力点， 即标记结点 O 的位置，其次要作出力的方向并读出力的大小，最 后作出力的图示，故最重要的一个步骤是要记录钩码的个数和记录 OA、OB、OC 三段绳子的方向，故 A 正确，B、C、D 错误。
(3)以 O 点为研究对象，F3的实际作用效果在 OC 这条线上(竖
考点一 实验原理与操作
[典例1] “探究两个互成角度的力的合成规律”的实验如 图甲所示，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，图乙为白纸上根据实验要求画出的图示。
(1)本实验中“等效替代”的含义是________。 A．橡皮条可以用细绳替代 B．左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的 作用效果 C．右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的 作用效果 D．两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的 作用效果替代
A．钩码的个数 N1＝N2＝2，N3＝4 B．钩码的个数 N1＝N3＝3，N2＝4 C．钩码的个数 N1＝N2＝N3＝4 D．钩码的个数 N1＝3，N2＝4，N3＝5
(2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是________。 A．标记结点 O 的位置，并记录 OA、OB、OC 三段绳子的 方向和钩码个数 B．量出 OA、OB、OC 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________(填“甲”或“乙”)是正 确的。
(3)用刻度尺量出合力的长度，根据确定的标度算出合力的 大小，即 F 合＝3.30 N。
[答案] (1)55(53～57 均可) (2)2.10(2.08～2.12 均可) 见 解析图 (3)3.30(3.10～3.50 均可)
[对点训练] 2．在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，用两个弹
3．两个分力的夹角太小或太大，F1、F2 数值太小，应用平行四 边形定则作图时，会造成偶然误差。
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