适用于新教材2024届高考物理一轮复习学案第二章相互作用实验三探究两个互成角度的力的合成规律粤教版

实验三探究两个互成角度的力的合成规律目标要求1.掌握实验原理、器材、步骤及注意事项.2.理解教材基本实验的数据处理方法，并会进行误差分析.3.理解创新和拓展实验原理并会处理数据，进行误差分析．实验技能储备1．实验原理如果两个互成角度的力F1、F2作用于挂在橡皮条一端的小圆环上，与只用一个力F作用于小圆环上都能使小圆环伸长到同一点，也就是作用效果相同，则F为F1和F2的合力，用虚线把拉力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接，看所围成的形状是否为平行四边形．2．实验器材力的关系探究装置、三角板、刻度尺、铅笔．3．实验步骤(1)将夹子夹在“力的关系探究装置”的“0”号射线顶端．(2)如图(a)所示，分别将弹簧测力计连接在两根细绳的末端，沿任意两条射线方向拉细绳，使汇力圆环与平板上的定位圆重合．用铅笔在平板上记下这两个拉力的大小和方向．(3)如图(b)所示，直接用一个弹簧测力计拉细绳，同样使汇力圆环与平板上的定位圆重合，用铅笔在平板上记下这个拉力的大小和方向．(4)在平板上用力的图示法作出三个力，如图(c)所示，观察这三个力所构成的几何图形．(5)改变第(2)步中两个拉力的大小和方向，重复上述实验步骤．4．误差分析(1)实验中，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板面之间有摩擦力存在会引起系统误差．(2)两次测量拉力时，汇力圆环的位置不可能做到完全拉到同一点会造成偶然误差．考点一教材原型实验例1(2023·广东韶关市北江实验学校模拟)实验小组的同学利用图甲实验装置探究“求合力的方法”实验．图中橡皮条的一端固定在水平木板上，M、N为弹簧测力计，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．请回答下列问题：(1)下列说法中正确的是________(选填正确选项前字母)．A．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B．两弹簧测力计系的两条细绳必须等长C．F1、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)根据实验数据在白纸上所作图如图乙所示，乙图中F1、F2、F、F′四个力，其中力________(选填上述字母)不是由弹簧测力计直接测得的．(3)实验中，要求先后两次力的作用效果相同，指的是________(选填正确选项前字母)．A．橡皮条沿同一方向伸长同一长度B．橡皮条沿同一方向伸长C．橡皮条伸长到同一长度D．两个弹簧测力计拉力F1和F2的大小之和等于一个弹簧测力计拉力的大小(4)图丙是测量中弹簧测力计M的示数，读出该力大小为________N．考点二探索创新实验常见创新实验方案合力的改进：橡皮筋伸长到同一位置→钩码(重物)的重力不变分力的改进：弹簧测力计示数→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(力传感器,钩码的重力))力的大小创新：弹簧测力计的示数→橡皮筋长度的变化考向1实验原理的改进例2某同学要验证力的平行四边形定则，所用器材有：轻弹簧一只，钩码一个，橡皮条一根，刻度尺及细绳若干．实验步骤：①用轻弹簧竖直悬挂钩码，静止时测得弹簧的伸长量为1.5cm.②如图所示，把橡皮条的一端固定在竖直板上的A点，用两根细绳连在橡皮条的另一端，其中一根细绳挂上钩码，另一根细绳与轻弹簧连接并用力拉弹簧使橡皮条伸长，让细绳和橡皮条的结点到达O点，用铅笔在白纸上记下O点的位置，并分别沿细绳的方向在适当位置标出点B、C.③测得轻弹簧的伸长量为2.3cm.④去掉钩码，只用轻弹簧仍将结点拉到O点的位置，并标出了力F作用线上的一点D，测得此时轻弹簧的伸长量为2.5cm.请完成下列问题：(1)该实验____________(选填“需要”或“不需要”)测出钩码的重力；(2)在图中以O为力的作用点，每一个小方格边长代表0.5cm，以0.5cm为标度作出各力的图示，并根据平行四边形定则作出步骤②中的两个力的合力F′的图示；(3)观察比较F和F′，得出的结论是_________________________________________________________________________________________________________________.考向2测量物理量的创新例3某实验小组欲验证力的平行四边形定则．实验步骤如下：①将弹簧测力计固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向；②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧测力计的挂钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧测力计的示数为某一设定值，将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2，记录弹簧测力计的示数F，测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l)．每次将弹簧测力计的示数改变1.00N，测出对应的l，部分数据如下表所示；F/N01.002.003.004.005.006.007.00l/cml011.0012.0013.0014.0015.0016.0017.00③找出步骤②中F＝7.00N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O′(橡皮筋上端为O，下端为O′)，此时橡皮筋的拉力记为FOO′；④在挂钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在挂钩上，如图乙所示，用两圆珠笔尖成适当角度地同时拉橡皮筋的两端，使挂钩的下端到达O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为FOA，OB段的拉力记为FOB；⑤根据给出的标度，作出FOA和FOB的合力F′，如图丙所示．(1)利用表中数据可得l0＝________cm；(2)若测得OA＝7.50cm，OB＝7.50cm，则FOA的大小为________N；(3)通过比较F′与________的大小和方向，即可得出实验结论．考向3实验器材的创新例4如图所示，某实验小组同学利用DIS实验装置研究力的平行四边形定则，A、B为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负．A连接质量不计的细绳，可沿固定的圆弧形轨道移动．B固定不动，通过光滑铰链连接长为0.3m的杆．将细绳连接在杆右端O点构成支架．保持杆在水平方向，按如下步骤操作：①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB＝θ；②对两个传感器进行调零；③用另一根绳在O点悬挂一个钩码，记录两个传感器的读数；④取下钩码，移动传感器A改变θ角，重复上述实验步骤，得到表格．F1/N1.0010.580…1.002…F2/N－0.868－0.291…0.865…θ30°60°…150°…(1)根据表格，A传感器对应的是表中力________(选填“F1”或“F2”)．钩码质量为_____kg(g取10m/s2，结果保留1位有效数字)．(2)本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是________．A．因为事先忘记调零B