实验3 探究两个互成角度的力的合成规律

实验3探究两个互成角度的力的合成规律一、实验装置图二、实验器材弹簧测力计、牛皮筋、白纸、刻度尺、图钉、细绳套三、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住两个绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一点O。（3）用铅笔描下O点的位置和两个细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数F1、F2，利用刻度尺和三角板作平行四边形，画出对角线所代表的力F。（4）只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到前面实验中的相同位置O，记下弹簧测力计的读数F'和细绳的方向，以同样的标度作出力F'的图示。（5）比较F和F'，观察它们在实验误差允许的范围内是否重合。四、数据分析在两个力合成时，以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。五、误差分析1、在满足合力不超过弹簧测力计量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下，应使拉力尽量大一些，以减小误差。2、画力的图示时，应该选定恰当的标度，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出合力。六、注意事项1、将两个弹簧测力计钩好后对拉，若两个弹簧测力计在对拉的过程中，读数相同，则可选；若不同，应另换，直至相同为止。2、使用弹簧测力计时需与木板表面平行。3、在同一次实验中，拉长的橡皮条的结点位置一定要相同。七、高频考点判断（下列关于“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验对的打“√”，错的打“×”）1、测力计可以直接钩住小圆环进行实验（）

2、本实验采用的科学方法是等效替代法

（）3、完成步骤三后重复实验再次探究时，小圆环的位置可以与前一组实验不同（）

4、了减小误差，两个测力计的夹角越大越好（）5、橡皮筋的拉力是合力，两弹簧测力计的拉力是分力（）6、拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些（）7、拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行，弹簧测力计的外壳不能与木板产生摩擦（）8、拉着细绳套的两只弹簧测力计，稳定后读数应相同（）9、在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点（）10、测量时弹簧测力计外壳与木板之间不能存在摩擦（）11、测量时，橡皮条、细绳和弹簧测力计应贴近并平行于木板（）

12、拴在橡皮条上的两条细绳必须等长，并且要尽量长一些（）

13、弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行，弹簧测力计和桌面可以有摩擦（）14、用两弹簧测力计同时拉橡皮条时，两弹簧测力计的示数之差应尽可能大（）15、橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上（）16、每次拉伸橡皮筋时，只要使橡皮筋伸长量相同即可（）17、描点确定拉力方向时，两点之间的距离应尽可能大一些（）18、只有一把弹簧测力计也可以完成此实验（）19、橡皮条对O点的拉力是合力，两弹簧测力计对O点的拉力是分力（）20、两弹簧测力计拉力方向夹角越大误差越小（）六、典型例题【例题1】在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中。

步骤一：如图甲（a），轻质小圆环挂在橡皮条的一端，另一端固定，橡皮条的长度为GE。

步骤二：在图甲（b）中，用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环受到拉力F1、F2的共同作用，处于O点，橡皮条伸长的长度为EO。

步骤三：撤去F1、F2，改用一个力F'单独拉住小圆环，如图甲（c）仍使它处于O点。x0=0.8cm（1）如下图所示，实验中需要的器材有______；（2）关于此实验的操作，下列说法正确的是______；A.测力计可以直接钩住小圆环进行实验

B.实验过程中，测力计外壳不能与木板有接触

C.完成步骤三后重复实验再次探究时，小圆环的位置可以与前一组实验不同

D.为了减小误差，两个测力计的夹角越大越好（3）弹簧测力计的示数如图乙所示，读数为______N。

（4）做实验时，根据测量结果在白纸上画出，如图丙所示，F1和F2为两个分力，请在答题纸上通过作平行四边形的方法求出合力为___N。【例题2】有同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则：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，每个钩码的质量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力TOA、TOB和TOC，回答下列问题：

(1)改变钩码个数，实验能完成的是_____。A．钩码的个数N1=N2=2，N3=4B．钩码的个数N1=N3=3，N2=4

C．钩码的个数N1=N2=N3=4D．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

B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度

C．用量角器量出三根绳子之间夹角

D．用天平测出钩码的质量(3)在作图时，下图中更加符合实际的图是_____图。（填“甲”或“乙”）(4)如图所示的实验。ABCD为竖直平板，E、F两处固定了摩擦不计的轻质滑轮，滑轮的轴保持水平，所用绳子的质量可不计。第一次实验中，当装平衡时，绳子的结点在O处，拉力的方向和钩码的位置如图所示第二次实验时，仅把右侧滑轮的位置移动到图中的G点，待稳定后∠EOF将_____（填“变大”、“变小”或“不变”），绳子结点O的位置将_____。

A．竖直向下移动B．水平向右移动C．沿EO方向移动D．沿FO方向移动【例题2】某研究小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为5N的弹簧秤两个，橡皮条，细绳套，刻度尺，图钉。

（1）具体操作前，同学们提出了如下实验建议，其中正确的有_______。A．使用弹簧秤时，施力方向应沿其轴线，且弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦

B．实验时，拉伸的橡皮条可以不和两细绳套夹角的角平分线在一条直线上

C．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

D．只用一个弹簧秤，无法完成该实验（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________。七、针对性训练1、在用如图1所示的装置做“探究共点力合成的规律”实验中（1）本实验主要体现的科学方法是________；A．等效替代法

B．极限法

C．控制变量法（2）在某一次实验中，其中一弹簧测力计的指针如图2所示，则其读数F1=________N，另一拉力F2的大小为3N；（3）F1、F2的方向如图3所示，用作图法求F1、F2合力大小F=________N；（4）关于此实验下列说法正确的是________；A．橡皮筋的拉力是合力，两弹簧测力计的拉力是分力B．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些C．拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行，弹簧测力计的外壳不能与木板产生摩擦2、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。

（1）实验步骤如下：①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；

②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F1；

③根据力的平行四边形定则计算绳套1和绳套2的合力F'=___________；

④比较___________，即可初步验证力的平行四边形定则。（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3、如图甲所示是“探究力的平行四边形定则”的实验，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳套的结点，OB和OC为细绳套，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。（1）下列哪一个选项是不必要的实验要求？_________。（请填写选项前对应的字母）A．两个弹簧秤的夹角适当大些

B．弹簧秤应在使用前校零

C．拉线方向应与木板平面平行

D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点在同一位置（2）本实验采用的科学方法是_________。（请填写选项前对应的字母）

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）图乙中F与F'两力中，方向一定沿AO方向的是_________。（4）如图丙所示，在探究“共点力合成”的实验中，橡皮筋一端固定于P点，另一端连接两个弹簧秤，分别用F1与F2拉两个弹簧秤，将结点拉至O点，且F1与F2的夹角为锐角。现让F2大小增大、方向不变，要使结点仍位于O点，则F1的大小及图中β（β

>90°）角的变化可能是_________。（请填写选项前对应的字母）

A．增大F1的同时增大β角

B．减小F1的同时减小β角

C．增大F1的同时减小β角

D．减小F1的同时增大β角4、

某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴（横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1mm）的纸贴在水平桌面上，如图甲所示。将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点（位于图示部分之外），另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长。（1）用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出。测力计的示数如图乙所示，F的大小为______N；

（2）撤去（1）中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点。此时观察到两个拉力分别沿图甲中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1=4.2N和F2=5.6N；①用5mm长度的线段表示1N的力，以O为作用点，在图甲中画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合______。

②F合的大小为______N，F合与拉力F的夹角的正切值为______。

若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。参考答案高频考点判断1、测力计可以直接钩住小圆环进行实验（×）

2、本实验采用的科学方法是等效替代法

（√）3、完成步骤三后重复实验再次探究时，小圆环的位置可以与前一组实验不同（×）

4、了减小误差，两个测力计的夹角越大越好（×）5、橡皮筋的拉力是合力，两弹簧测力计的拉力是分力（×）6、拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些（√）7、拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行，弹簧测力计的外壳不能与木板产生摩擦（×）8、拉着细绳套的两只弹簧测力计，稳定后读数应相同（×）9、在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点（×）10、测量时弹簧测力计外壳与木板之间不能存在摩擦（×）11、测量时，橡皮条、细绳和弹簧测力计应贴近并平行于木板（√）

12、拴在橡皮条上的两条细绳必须等长，并且要尽量长一些（×）

13、弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行，弹簧测力计和桌面可以有摩擦（√）14、用两弹簧测力计同时拉橡皮条时，两弹簧测力计的示数之差应尽可能大（×）15、橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上（√）16、每次拉伸橡皮筋时，只要使橡皮筋伸长量相同即可（×）17、描点确定拉力方向时，两点之间的距离应尽可能大一些（√）18、只有一把弹簧测力计也可以完成此实验（×）19、橡皮条对O点的拉力是合力，两弹簧测力计对O点的拉力