适用于新高考新教材备战2025届高考物理一轮总复习第2章相互作用第7讲实验探究两个互成角度的力的合成规律课件

第7讲实验探究两个互成角度的力的合成规律强基础固本增分研考点精准突破目录索引

强基础固本增分一、实验目的验证力的平行四边形定则。二、实验思路互成角度的两个力F1、F2与另外一个力F'产生相同的效果,比较F1、F2用平行四边形定则求出的合力F与F'在实验误差允许范围内是否相同。三、实验器材木板、白纸、弹簧测力计(两个)、橡皮条、细绳套(两个)、小圆环、三角板、刻度尺、图钉(若干个)。四、进行实验如图甲所示,橡皮条的一端固定,另一端挂一轻质小圆环,橡皮条的长度为GE。在图乙中,用两个弹簧测力计共同拉动小圆环,小圆环受到拉力F1、F2和橡皮条的共同作用,处于O点,橡皮条伸长的长度为EO。撤去F1、F2,改用一个弹簧测力计单独拉住小圆环,小圆环受到拉力F'和橡皮条的作用,仍处于O点(图丙)。力F'单独作用,与F1、F2共同作用,都能使小圆环静止于O点,由于两次橡皮条的形变量相同,即橡皮条对小圆环的拉力相同,所以F等于F1、F2的合力。

保证作用效果相同五、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,按选定的标度作出两个弹簧测力计的拉力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。

不同小组可以取不同标度2.用刻度尺从O点按相同的标度沿记录的方向作出一个弹簧测力计的拉力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。六、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、F2的夹角适当大些。七、注意事项1.实验过程中读数时视线要垂直弹簧测力计的刻度,要按有效数字和弹簧测力计的精度正确读数和记录。2.作图时使用刻度尺或三角板,作图要规范。√×√×××√研考点精准突破考点一教材原型实验考向一

实验原理和实验操作典题1

如图甲所示,某同学做验证力的平行四边形定则的实验,用图钉把橡皮条固定在A点,O为橡皮条与细绳的结点所到的位置。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。甲乙(1)如果没有操作失误,图乙中的F与F'两力中,方向一定沿AO方向的是

。

(2)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.建立物理模型法乙F'

B(3)实验时,主要的步骤是:A.在桌上放一块方木板,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板上的A点,在橡皮条的另一端系两条细绳,细绳的另一端系着绳套;C.用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O,记录下O点的位置,读出两个弹簧测力计的示数;D.按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F;E.只用一个弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧测力计的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力F'的图示;F.比较F'和F的大小和方向,看它们是否相同,得出结论。上述步骤中,①有重要遗漏的步骤的序号是

和

;

②遗漏的内容分别是

和

。

CEC中应加上“记下两条细绳的方向”E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”解析

(1)用一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿AO方向;而用两个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力,根据平行四边形定则作出的合力,由于存在误差,不一定沿AO方向,故一定沿AO方向的是F'。(2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同,它们的作用效果可以等效替代,故选项B正确。(3)①根据验证力的平行四边形定则实验的操作规程可知,有重要遗漏的步骤的序号是C、E。②在C中未记下两条细绳的方向,E中未说明把橡皮条的结点拉到同一位置O。考向二

数据处理和误差分析典题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5N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)具体操作前,同学们提出了如下关于实验操作的建议,其中正确的有

。

A.橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B.重复实验再次进行验证时,结点O的位置可以与前一次不同C.使用弹簧测力计时,施力方向应沿弹簧测力计轴线,读数时视线应正对弹簧测力计刻度D.用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个弹簧测力计时的拉力BC(2)该小组的同学用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,如下图所示。其中对于提高实验精度最有利的是

。

B解析

(1)两绳套间夹角大小适当即可,橡皮条不一定要和两绳套夹角的角平分线在一条直线上,A错误;合力与分力为等效替代的关系,效果是相同的,所以在同一次实验时,结点O的位置要相同,而在重复实验再次进行验证时,结点O的位置可以与前一次不同,B正确;使用弹簧测力计时,施力方向应沿弹簧测力计轴线,可以减小因摩擦产生的误差,读数时视线应正对弹簧测力计刻度,可以减小偶然误差,C正确;用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮条时的拉力不一定要小于只用一个弹簧测力计时的拉力,D错误。(2)为了便于确定拉力的方向,拉橡皮条的细绳要稍长一些,同时在纸上描点时,所描的点不要太靠近结点,A图中所描的点太靠近结点,A错误;B图中所描的点到结点的距离适中,力的大小适中,而且两个力的角度的大小也适中,B正确;实验要方便、准确,力的大小要适当大点,读数时相对误差小,但不宜太大,C图中力的大小太小,C错误;D图中两个分力之间的夹角太小,D错误。考点二实验的改进与创新考向一

实验方法的创新典题3

某同学找到一条遵循胡克定律的橡皮筋并利用如下实验器材验证平行四边形定则:刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子、质量不同的小重物若干、木板。实验方案如下:①将橡皮筋的两端分别与两条细绳相连,测出橡皮筋的原长;②将橡皮筋一端细绳用钉子固定在竖直木板上的A点,在橡皮筋的中点O用细绳系住小重物,使小重物自然下垂,如图甲所示;③将橡皮筋的另一端细绳固定在竖直木板上的B点,如图乙所示。(1)为完成本实验,下列还必须测量的物理量为

。(填选项前字母)

A.小重物的质量 B.细绳的长度C.图甲中OA段橡皮筋的长度 D.图乙中OA和OB段橡皮筋的长度(2)在完成本实验的过程中,必须注意的事项是

。(填选项前字母)

A.橡皮筋两端连接的细绳长度必须相同B.图乙中A、B两点必须等高C.图乙中连接小重物的细绳必须在OA、OB夹角的角平分线上D.记录图甲中O点的位置和OA的方向E.记录图乙中O点的位置和OA、OB的方向(3)若钉子位置固定,利用现有器材改变实验效果,可采用的方法是

。

CDE更换小重物解析

(1)橡皮筋遵循胡克定律,要测量拉力可以通过测量橡皮筋的长度和原长,得到橡皮筋的伸长量,根据拉力大小与伸长量成比例作力的图示。所以必须记下题图甲中OA段橡皮筋的长度和题图乙中OA和OB段橡皮筋的长度,故选C、D。(2)橡皮筋连接的细绳要稍微长些,并非要求等长,A错误;题图乙中A、B两点不用必须等高,B错误;题图乙中连接小重物的细绳可以在OA、OB夹角的角平分线上,也可以不在角平分线上,C错误;题图甲中O点的位置和OA的方向不需要记录,D错误;需要记录题图乙中O点的位置和OA、OB的方向,E正确。(3)在钉子位置不变的情况下,要改变实验效果,只有改变小重物的质量,故可采用的方法是更换小重物。考向二

实验原理的创新典题4(2024辽宁渤海大学附属高级中学模拟)为探究合力与分力的关系,小鲁同学设计了如下实验。如图甲所示,在相距为D的两根竖直杆之间用一根长为L的不可伸长的轻绳连接(打结)一物体C,在绳的两端P、Q处分别连接两个拉力传感器,保持P、Q的位置不变,且Q高于P,不计拉力传感器的重力。改变悬挂点C到P点的距离(不相对滑动),测得两传感器的拉力大小随P、C间距离的变化图像如图乙中Ⅰ、Ⅱ所示,试回答下列问题。(1)C点的轨迹在一个

(选填“圆”“抛物线”或“椭圆”)上。

(2)图线Ⅰ表示的是

(选填“P”或“Q”)处传感器的拉力。

(3)根据图像可求得物体的重力为

(用图中传感器的读数及绳长L和两杆间距D表示)。

椭圆Q解析

(1)椭圆是到两焦点距离之和等于常数的所有点的集合,题中lPC+lCQ为绳长L,是常数,所以C点的轨迹是椭圆。(2)图