力的合成试验含习题及答案

1、力的合成实验（含习题及答案）（一）实验目的探究共点力的合成（二）实验原理结点受三个共点力作用处于平衡状态，则F1 与 F2之合力必与橡皮条拉力平衡，改用一个拉力 F使结点仍到 O点，则 F必与 F1和 F2 的合力等效，以 F1和 F2为邻边作平行四边 形求出合力 F，比较 F与 F 的大小和方向，验证互成角度的两个力的合成的平行四边形定 则.（三）实验器材方木板、白纸、弹簧秤 （两只 ） 、橡皮条、细绳套 （两个 ） 、三角板、刻度尺、图钉若干、 细芯铅笔 .（四）实验步骤 用图钉把白纸钉在放于水平桌面的方木板上 . 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 . 用两

2、只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置O，如图标记，记录两弹簧秤的读数，用铅笔描下O 点的位置及此时两个细绳套的方向 . 用铅笔和刻度尺从结点 O沿两条细绳方向画直线， 按选定的标度作出这两只弹簧秤的 读数 F1 和 F2的图示，并以 F1 和 F2为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形，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 . 只用一只弹簧秤钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧秤的读数F和细绳的方向，用刻度尺从O 点按选定的标度沿记录的方向作出这只弹簧秤的拉力F的图示 . 比较一下，力 F与用平行四边形定则求出的合力F 的大小和方向 .

3、 改变两个力 F1 与 F2的大小和夹角，重复实验两次 .五，注意事项1. 实验时，弹簧秤必须保持与木板平行，且拉力应沿轴线方向，以减小实验误差. 测量前应首先检查弹簧秤的零点是否准确,注意使用中不要超过其弹性限度 , 弹簧秤的读数应估读到其最小 刻度的下一位 . 弹簧秤的指针 , 拉杆都不要与刻度板和刻度板末端的限位卡发生 摩擦 .2. 在满足合力不超过弹簧秤量程及橡皮条形变不超过 其弹性限度的条件下 , 应使拉力 尽量大一些 , 以减小误差 .3. 画力的图示时 , 应选定恰当的标度 , 尽量使图画得大一些 , 但也不要太大而画出纸外 , 要严格按力的图示要求和几何作图法作图 .4. 在同

4、一次实验中 , 橡皮条拉长的结点 O 位置一定要相同 .5. 由作图法得到的 F 和实验测量得到的 F不可能完全符合 , 但在误差允许范围内可认 为是 F 和 F符合即可 .典例剖析例 1 在做 “探究共点力的合成规律 ”实验时：(1) 除已有的器材 (方木板、白纸、弹簧秤、细绳套、刻度尺、图钉和铅笔) 外，还必须有和 .(2) 要使每次合力与分力产生相同的效果，必须( )A每次将橡皮条拉到同样的位置B每次把橡皮条拉直C每次准确读出弹簧秤的示数D每次记准细绳的方向(3) 为了提高实验的准确性，减小误差，实验中应注意什么 ?解析： (1) 橡皮条、三角板(2) 两个分力 产生的效果使橡皮条的结点

5、到某一位置，此时橡皮条中的弹力与两个分力 的合力相平衡要想每次合力与分力的效果都相同，则每次将橡皮条拉到同样的位置故选A(3) 应注意：选用弹性小的细绳；橡皮条、细绳和弹簧秤的轴应在同一平面上，且 与板面平行贴近等 .二、疑难点拨例 2 在“探究共点力的合成规律”实验中，橡皮条一端固定在木板上， 用两个弹簧秤把 橡皮条的另一端拉到 某一位置 O点以下操作中错误的是()A. 同一次实验过程中， O点的位置允许变动B. 在实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤的刻线C. 实验中， 先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条结点拉到O

6、 点D. 实验中，把橡皮条的结点拉到 O 点时，两秤之间的夹角应取 90不变，以便于计算 合力的大小解析： A 项 O点位置不允许变动，这样才可以使两次效果相同；C 项中不允许将秤的拉力大小拉到最大量程，这样不便于调节； D 项中两秤之间的夹角是任意的，使平行四边形定则具有一 般性.答案： ACD典例剖析例 3 如图所示是两位同学在做 “探究共点力的合成规律” 的实验时得到的结果， 其中哪 一个实验结果比较符合实验事实 ?在比较符合实验事实的一个结果中，若F是准确的，则误差较大的原因可能是哪些 ?解析：按本实 验的要求， F为 F1和 F2通过平行四边形定则所得合力； F为 F1和 F2的 等

7、效力， 即用一只弹簧秤拉时的力 橡皮条在这个力的作用下， 其力的方向与橡皮条的伸长 方向在一条直线上， 显然图 (b) 不符合事实， 比较符合实验事实的是图 (a) 图 (a) 中 F与 F 误差较大的原因可能是： F1的方向比真实方向偏左； F2的大小比真实值偏小且方向比真 实方向偏左； 作图时两虚线不与 F1线和 F2线平行 F 是按平行四边形定则作出的合力是理 论值，用一个弹簧秤拉时测出的力 F为实验值本实验就是要用现在的实验结果和已有实 验结果进行比较，检查已有的实验结论是否正确，达到验证的目的 .三、课堂作业1. 下面列出的措施中，哪些是有利于改进本节实验结果的 ( )A. 橡皮条弹

8、性要好，拉到 O点时拉力适当大些B. 两个分力 F1和 F2间的夹角要尽量大些C. 拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧测力计平行贴近木板面D. 拉橡皮条的绳要细，而且要稍长一些2. 在“探究共点力的合成”的实验中，为了减小实验误差，应注意( )A. 描点、作图时的铅笔应尖一些，图的比例适当大一些B. 拉橡皮条的细绳适当长一些C. 在用两个弹簧测力计拉时，两细绳间的夹角尽量大些D. 在用两个弹簧测力计拉时，两个弹簧测力计的示数适当大些3. 在“探究共点力的合成规律” 实验中， 橡皮条的一端固定在 A点，另一端被两个弹簧 秤拉到 O点，如图甲所示 . 两弹簧秤读数分别为 F1和 F2，细绳方向分别与

9、OA直线延长线的 夹角为 1和 2，如图乙所示 .以下说法中正确的是 ( )B. 用平行四边形定则求得的合力 F 一定沿 OA直线方向C. 若不改变 O和 1，F1增大， F2必减小D. 合力必大于 F1或 F24. 李明同学在做 “探究共点力的合成规律” 实验时， 利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位 置 O点以及两只弹簧秤拉力的大小，如图(a) 所示，(1) 试在图 (a) 中作出无实验误差情况下 F1和 F2的合力图示，并用 F 表示此力 .(2) 有关此实验，下列叙述正确的是 A. 两弹簧秤的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大B. 橡皮筋的拉力是合力，两弹簧秤的拉力是分力C. 两次拉橡皮筋时，需将

10、橡皮筋结点拉到同一位置O. 这样做的目的是保证两次弹簧秤拉力的效果相同D. 若只增大某一只弹簧秤的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整一只弹簧秤拉力的大小即可（3）图（b） 所示是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果 , 其中哪一个实验比较 符合实验事实？（力 F是用一只弹簧秤拉时的图示）答： （4）在以上比较符合实验事实的一位同学中， 造成误差的主要原因是： （至少写出两种情 况）答： .5. 在“探究共点力的合成规律”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， 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 .（1）

11、图乙中的 是力 F1 和 F2的合力的理论值； 是力 F1和 F2的合力的实 际测量值 .2）在实验中，如果将细绳也换成橡皮筋，那么实验结果是否会发生变化？答： . （选填“变”或“不变” ）6. 如图所示， 在探究共点力的合成规律实验中橡皮筋一端固定于 P 点，另一端连接两个 弹簧秤，使这端拉至 O 点，现使 F2大小不变地沿顺时针转过某一角度，相应地使F1的大小及图中角发生变化 . 则相应的变化可能是 （ ）A. F1一 定增大B. F 1也可能减小C. F1若增大，角一定减小D. F1若增大，角可能增大课后练习第 6 课时 实验二 探究共点力的合成规律1 下面列出的措施中，哪些是有利于改

12、进本实验结果的( )A橡皮条弹性要好，拉到 O点时拉力能适当大些B两个分力 F1 和 F2间的夹角要尽量大些C拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧秤平行贴近木板面D拉橡皮条的绳要细，而且要稍长一些2探究共点力的合成规律的实验原理是等效原理，其等效性是指( )A使两分力与合力满足平行四边形定则B使两次橡皮筋与细绳套的结点都与某点O重合C使两次橡皮筋伸长的长度相等D使弹簧秤在两种情况下发生相同的形变3 用平木板、细绳套、橡皮条、测力计等做“探究共点力的合成规律”的实验，为了使验能 够顺利进行，且尽量减小误差，你认为下列说法或做法能够达到上述目的的是 ( )A使用测力计前应将测力计水平放置，然后检查并矫正

13、零点B用测力计拉细绳套时，拉力应沿弹簧的轴线，且与水平木板平行C两细绳套必须等长D用测力计拉细绳套时，拉力应适当大些，但不能超过测力计的量程E同一次实验两次拉细绳套须使结点到达同一位置4 在“探究共点力的合成规律”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( 如图 1 6 5) 实验中需用两个弹簧秤分别勾住细绳套，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：图 16 5A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 )5(1) 要使每次合力与分力产生相

14、同的效果，必须A每次将橡皮条拉到同样的位置B 每次把橡皮条拉直C每次准确读出弹簧秤的示数D 每次记准细绳的方向(2) 为了提高实验的准确性， 减小误差，实验中应注意6在探究共点力的合成规律实验中得到如下数据，请选择合适的标度在图 图完成实验数据的处理16 6 方框中作7图 1 66如图 167 甲为“探究共点力的合成规律”的实验装置(1) 下列说法中正确的是A在测量同一组数据 F1、 F2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CF1、F2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， F1、 F2方向间夹角应为 90(2)

15、弹簧测力计的指针如图 167 乙所示，由图可知拉力的大小为N.8(2009 山东， 23)某同学在家中尝试探究共点力的合成规律，他找到三条相同的橡皮筋 ( 遵 循胡克定律 ) 和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下 实验： 将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子 A、B上，另一端与第三条橡皮筋连接， 结点为 O，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物(1) 为完成该实验，下述操作中必需的是a测量细绳的长度b 测量橡皮筋的原长c测量悬挂重物后橡皮筋的长度d 记录悬挂重物后结点 O的位置(2) 钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是答案随堂训

16、练1. 解析： 拉力“适当”大些能减少误差；而夹角“尽量”大些，则使作图误差变大； 橡皮条等“贴近”木板， 目的是使拉线水平；绳细稍长便于确定力的方向性 . 答案 :ACD2. 解析：作图时比例大些，使弹簧测力计的示数大些，可以减小相对误差. 拉橡皮条的细绳长些，可使记录绳方向的点与结点O的距离大些，减小连线时的误差 . 因此 A、B、 D选项所述都能起到减小相对误差的作用 . 在实验中，两个分力 F1、F2的夹角越大，用平行四 边形作图时得出的合力 F 的误差也越大，所以在实验中不能把角取得太大 . 答案： ABD3. 答案 :A4. 答案：（ 1）（2）AC （3）张华做的 符合实验事实（

17、4）1、F1 的方向比真实方向偏左 .2 、F2的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左.3 、作图时两条虚线不分别与 F1线和 F2 线平行 .5. 解析：（1）F1 和 F2的合力从理论上讲应该是 F，因为它们的 合力从效果上讲就是使 结点到达 O点位置，而用一个弹簧秤拉的效果也是使结点到达O点位置，所以 F1 和 F2的合力方向从理论上应该与 AO在同一直线上 . 但在实验时 F1 和 F2 的大小和方向有误差， 所以 F 是 F1 和 F2 的测量值 .（ 2）若将细绳换成橡皮筋 ，实验结果不会发生变化，在实验时只要每次把结点拉到 O 点位置，效果是一样的 . 答案：（ 1） F F（

18、2）不变6. 解析：O点位置不变说明 F1,F 2合力不变，以 O点为圆心，以 F2为半径做圆：矢量三 角形关系，由图可看出角先增大后减小而F1 一直增大 . 当 F1 与 F2垂直时角最大 .答案： AD第 6 课时 实验二 验证力的平行四边形定则1答案：ACD2答案：B3答案：ABDE4解析： 该实验验证两个分力的效果等效于其合力的效果，不必要求两分力等大， 故 B错；与两绳长短无关， A 错；但需使两分力与合力在同一平面内，故C正确答案： C 5答案： (1)A (2) 选用弹性小的细绳 橡皮条、细绳和弹簧秤的轴线应在同一平面上， 且与板面平行贴近等6 答案：作图如下7解析： (1) 在测量同一组数据的过程中，橡皮条结点O 的位置不能变化，如果变化，即受力变化，所以 A 选项正确；由于弹簧测力计是通过定滑轮拉结点O，定滑轮只能改变力的方向不能改变力的大小， 所以弹簧测力计拉线的方向不一定要沿竖直方向， B 选项错误；弹 簧测力计的使用，不能超过其量程， C选项正确；两个拉力的方向合适即可，不宜太大，也 不宜太小，但不一定为 90，所以 D 选项错误(2