研究共点力的合成实验专题

研究共点力的合成实验专题Revised on November 25, 2020F 1F 2甲 乙A研究共点力的合成实验专题研究共点力的合成实验【实验原理】等效替代【实验器材】两个弹簧秤、带绳套的橡皮筋、图板、图钉、白纸、刻度尺、量角器（三角板） 【实验步骤】1．用两个弹簧秤互成角度地拉绳套，使橡皮筋伸长到一定的位置，记下结点的位置O ，画出两绳套的方向，记录两弹簧秤示数F 1和F 2。

2．用一个弹簧秤将橡皮筋拉伸，使结点仍拉到位置O ，画出绳套方向，记录弹簧秤示数F3．用相同标度作出F 1、F 2与合力F ’，以F 1和F 2为邻边作出平行四边形，得到其对角线F ’，看F ’和F 是否完全重合。

【实验结论】通过实验得出，如果用表示两个共点力F 1和F 2的线段为邻边做平行四边形，那么合力F 的大小和方向就可以用F 1、F 2所夹的对角线表示。

在误差范围内，分力的合成符合平行四边形定则。

【要记录的数据：】 ①结点伸长到的位置。

②合力和两个分力的大小——弹簧秤示数。

③合力和两个分力的方向 ——描点记录细绳方向。

【数据处理】用相同标度作出两个分力与合力F ，用平行四边形定则作出两个分力的合力F ’，用标度量出F ’大小，再比较F ’和F 。

注意事项：1)弹簧秤事先要调零；水平放时调零；使用时不能超过弹性限度。

2)利用弹簧秤拉橡皮绳时须贴近且平行木板，与细线平行；细绳套应适当长些，便于确定力的方向， 3)拉力应适当大些(误差读数误差可减小)；两个力之间的夹角不能太大，在两个力大小一定时，夹角越大，合力越小，弹簧形变越小，相对误差越大。

4) 2次拉，拉到同一结点处(效果相同)；5)沿细绳确定拉力方向时，所选的二个定位点应相距远一点； 6)图示F ，F 1、F 2时必须用同一标度，且线段应取长些； 7)分析力的大小、方向变化时，一般采用作图法。

题型一：实验步骤和注意事项例1.(松江一模) “研究共点力的合成”的实验情况如图甲所示，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，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示。

F 1F 2甲 乙A（1）图乙中的F 与F ′两力中，方向一定沿AO 方向的是___________。

（2）（单选题）本实验采用的科学方法是（ ）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 （3）（多选题）实验中可减小误差的措施有（ ） A ．两个分力F 1、F 2的大小要尽量大些 B ．两个分力F 1、F 2间夹角应越大越好C ．拉橡皮筋时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行D ．AO 间距离要适当，将橡皮筋拉至结点O 时，拉力要适当大些注意理论值和实际值的比较，理论值是根据平行四边形定则画出，等效替代思想，误差分析见前面。

（1）F ′，（2）B ，（3）A C D例2.(青浦区一模)在做“互成角度的两个力的合成”的实验中，下列叙述中正确的是 ：（ ） A ．两弹簧秤的拉力可以比橡皮条的拉力大；B ．若橡皮条的拉力是合力，则两弹簧秤的拉力是分力；C ．两次拉橡皮条时，需将橡皮条拉到同一位置，这样做的目的是保证两次弹簧秤拉的效果相同；D ．若只增大某一弹簧秤的拉力大小，而又要保证橡皮条结点的位置不变，只需调整另一弹簧秤拉力的大小即可。

分力可能大于合力，但分力与合力是相对于相同的受力物体而言，保证合力不变，要同时改变力的大小和方向。

AC例3.（普陀二模） “研究共点力的合成”的实验情况如图甲所示，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，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示。

主要步骤是： （A ）在桌面上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；（B ）用图钉把橡皮条的一端固定在木板上的A 点，在橡皮条的另一端栓上两条细绳，细绳的另一端系着绳套； （C ）用两个弹簧秤分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O ，记下O 点的位置和两个弹簧秤的示数；（D ）按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧秤的拉力F 1和F 2的图示，并用平行四边形定则求出合力F ；（E ）只用一只弹簧秤，通过弹簧秤拉橡皮条使其伸长，读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按相同标度作出这个力F ’的图示；（F ）比较F ’和F ，看它们是不是相同，得出结论；上述步骤中：（1）有重要遗漏的步骤是 （填序号）；(2) 相应的遗漏内容分别是 （3）图乙中的F 与F ′两力中，方向一定沿AO 方向的是___________。

实验步骤可看知识点，理论值和实际值差别。

(1) C E F (2) 记下两个弹簧秤的细绳方向；结点到达O 位置；改变两个力的夹角，再做一组（或几组）。

(3) F ˊ例4.(黄浦、嘉定二模)（多选）在“研究共点力的合成”实验中，需要将橡皮筋的一端固定在A 点，用两个弹簧秤（量程均为5N ）通过细绳互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋的另一端伸长到O 点。

关于这一实验过程，下列操作正确或设计能实现的是（ ）（A ）实验前，先将所用的弹簧秤竖直提起，挂钩上无任何重物，检查读数是否为零（B ）将结点拉到位置O 时，拉力F 1、F 2要适当大些 （C ）拉橡皮筋时，橡皮筋、细绳和弹簧秤应贴近且平行于木板 （D ）可以通过操作使两个弹簧秤的读数均为4N ，且两弹簧秤拉力的方向相互垂直，然后再用其中一个弹簧秤来测量出它们的合力，与用作图法求出的合力进行比较。

注意弹簧秤的调零不是这样做的，两个力均为4N 且相互垂直时，合力超过5N 。

BC题型二： 实验误差分析和数据处理例5.（杨浦一模）在做“研究共点力的合成”实验时， （1）(多选题)下面措施中有利于提高实验精确度的是 (A) 橡皮条弹性要好，拉到O 点时，拉力要适当大些． (B) 两个分力F 1和F 2间的夹角要尽量大些．(C) 拉橡皮条时，橡皮条细绳和弹簧秤应贴近且平行纸面． (D) 套橡皮条的绳套要细些且稍长为好．（2）实验结果是否会有误差若有，造成误差的主要原因是什么 夹角大会增大相对误差。

（1）（ ACD ）（得4分），（2）记录力的大小、方向和作图时等有误差（得2分）例6.（上海调研）某同学在做验证互成角度的两个力合成的平行上边形定则实验时，把橡皮条的一端用图钉固定于P 点，同时用两个弹簧秤将橡皮条的另一端拉到位置O 。

这时两弹簧秤的示数分别为F A ＝、F B ＝，其位置记录如图甲所示。

倘若橡皮条的活动端仅用一个弹簧秤拉着，也把它拉到O 点位置，弹簧秤的示数为F C ＝ N ，其位置如C 。

（1）用1 cm 表示1N ，在图乙中作出力F A 、F B 和F C 的图示。

（2）根据平行四边形定则在图乙中作出F A 和F B 的合力F ，F 的大小为___________N 。

（3）实验的结果是否能验证平行四边形定则：________（选填“能”或“不能”）。

根据平行四边形定则作图，确定标度可量出大小。

（1）图略（4分），（2）图略（1分），～（1分）（3）能（1分） 例6.（虹口一模）在“验证力的平行四边形定则”的实验中。

（1）（多选题）.下列哪些方法可以减小实验误差 ( )（A ）两个分力F 1、F 2间的夹角要尽量大一些 （B ）两个分力F 1、F 2的大小要尽量大一些AOF 1F 2)F (N)ab A APP O OCCB图甲 图乙 B（C ）拉橡皮条的细绳要稍长一些（D ）实验中，弹簧秤必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度 （2）如果共点力F 1、F 2的大小均不变，分力F 1固定，分力F 2顺时针转动180°的过程中，F 1和F 2的合力大小随着它们的夹角θ变化的关系如图所示。

如果F 2继续转动180°，回到原来位置，试在图中画出F 1和F 2的合力大小随着它们的夹角θ变化的关系。

误差分析见前面，注意合力和分力以及夹角之间的关系，对称图形。

（1）BCD （3分）；（2）如右图（3分，若图线不对称，不能给分）。

例8.(崇明一模) “研究共点力的合成”的实验情况如图甲所示，其中A 为固定橡皮筋的图钉，O 为橡皮筋与细绳的结点位置，OB 和OC 为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示。

（1）图乙中的F 与F ′两力中，方向一定沿AO 方向的是 。

（2）关于此实验,下列情况正确的是…………（ ） A ．两弹簧秤的拉力一定比橡皮筋的拉力大 B ．橡皮筋的拉力是合力，两个弹簧秤的拉力是分力 C ．如果将两个绳套换成两根橡皮筋，那么实验结果将不同 D ．两次拉橡皮筋结点拉到同一位置O 的目的是确保两次弹簧秤拉力的效果相同注意绳套换成橡皮筋效果一样，都只是起到传递力的作用，不改变力的方向，通过橡皮筋一样可以确定。

（1） F ′ （2分）， （2）（ D ）（3分）课堂练习1. 在“验证力的平行四边形法则”的实验中，如右图所示是甲、乙两位同学在做本实验时得到的结果，其中F 是用作图法得到的合力，/F 是通过实验测得的合力，则哪个实验结果是符合实验事实的 (选填“甲”或“乙”) 青浦一模第26题 甲2．在“研究共点力的合成”实验中，需要将橡皮筋的一端固定点在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套．实验中需用两个弹簧测力计分别勾住绳套，并互成角度地拉像皮筋．用两个弹簧测力计把橡皮筋的另一端拉到某一确定的O 点，以下操作中错误的是 （ ）（A ）同一次实验过程中，O 点位置允许变动（B ）实验中，弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度（C ）实验中，先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧测力计拉力的大小和方向，把橡皮筋另一端拉到O 点（D ）实验中，橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上 奉贤二模第26题 CDF 1F 2甲 乙AF F ' )F (N)ab ＯＦ1 Ｆ2Ｆ’ Ｆ 甲ＯＦ1Ｆ2Ｆ Ｆ’ 乙F 1 FF ′F 23．如图，在“研究力的合成”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套。

实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条。

某同学认为在此过程中必须注意以下几项： A ．两根细绳必须等长。

B ．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上。

C ．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行。

其中正确的是________。

（填入相应的字母） 10年奉贤二模第26题 C4.在“研究共点力的合成”实验中，下列叙述中正确的是 ：（ ）A ．两次拉橡皮条时，需将橡皮条和细线的结点拉到同一位置，这样做是为了保证两次弹簧秤作用的效果相同；B ．实验中，用两弹簧秤将橡皮条结点拉到O 点时，两弹簧秤之间的夹角应取90°不变，以便于计算合力的大小；C ．若橡皮条的拉力是合力，则两弹簧秤的拉力是分力；D ．两弹簧秤的拉力可以比橡皮条的拉力大。