第12讲 实验3 探究两个互成角度力的合成规律

高中物理一轮复习系列课件第12讲

实验3：探究两个互成角度力的合成规律制作：陈庆威考点CONTENT基本原理创新设计基本原理考点一如图所示，分别用一个力F、互成角度的两个力F1、F2，使同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点O，即伸长量相同，根据合力的定义，F为F1和F2的合力，作出力F及F1、F2的图示，分析F、F1和F2的关系.实验原理01.实验器材02.方木板，白纸，弹簧测力计(两个)，橡皮条，小圆环，细绳套(两个)，三角板，刻度尺，图钉(若干)，铅笔.实验步骤03.1.装置安装：在方木板上用图钉固定一张白纸，如图甲，轻质小圆环挂在橡皮条的一端，另一端固定，橡皮条的原长为GE.2.两力拉：如图乙，在小圆环上系上两个细绳套，用手通过两个弹簧测力计互成角度地共同拉动小圆环，小圆环处于O点，橡皮条伸长的长度为EO.用铅笔描下O点位置、细绳套的方向，并记录两弹簧测力计的示数F1、F2.3.一力拉：如图丙，改用一个弹簧测力计单独拉住小圆环，仍使它处于O点，记下细绳套的方向和弹簧测力计的示数F.实验步骤04.4.重复实验：改变拉力F1和F2的大小和方向，重复做几次实验.数据处理05.1.用铅笔和刻度尺从点O沿两细绳套的方向画直线，按选定的标度作出F1、F2和F的图示.2.以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线代表的力记为F′，如图丁.3.分析多次实验得到的多组数据，比较F与F′在误差允许的范围内是否完全重合，从而总结出两个互成角度的力的合成规律：平行四边形定则.注意事项06.1.弹簧相同：使用弹簧测力计前，要先观察指针是否指在零刻度处，若指针不在零刻度处，要设法调整指针，使它指在零刻度处，再将两个弹簧测力计的挂钩钩在一起，向相反方向拉，两个测力计的示数相同方可使用.2.位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时

的位置一定要相同.3.角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60°～120°之间为宜.小圆环注意事项07.4.尽量减少误差：在合力不超出弹簧测力计的量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些；细绳套应适当长一些，便于确定力的方向.5.统一标度：在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些.误差分析08.1.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。3.减小误差的办法(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。例题精选09.例题1(2024·海南卷·15)为验证两个互成角度的力的合成规律，某组同学用两个弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、木板、刻度尺、白纸、铅笔、细线和图钉等器材，按照如下实验步骤完成实验：(Ⅰ)用图钉将白纸固定在水平木板上；例题精选10.例题1(Ⅱ)如图甲、乙所示，橡皮条的一端固定在木板上的G点，另一端连接轻质小圆环，将两细线系在小圆环上，细线另一端系在弹簧测力计上，用两个弹簧测力计共同拉动小圆环到某位置，并标记圆环的圆心位置为O点，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点，大小分别为F1＝3.60N、F2＝2.90N；撤去拉力F1和F2，改用一个弹簧测力计拉动小圆环，使其圆心到O点，在拉力F的方向上标记P3点，拉力的大小为F＝5.60N。请完成下列问题：例题精选11.例题1(1)在图乙中按照给定的标度画出F1、F2和F的图示，然后按平行四边形定则画出F1、F2的合力F'。【解析】按照给定的标度画出F1、F2和F的图示，然后按平行四边形定则画出F1、F2的合力F'，如图所示例题精选12.例题1(2)比较F和F'，写出可能产生误差的两点原因：____________________________________________________________。【解析】F和F'产生不完全重合的误差可能是因为：①没有做到弹簧测力计、细线、橡皮条都与木板平行；②读数时没有正视弹簧测力计。例题精选13.例题2(2023·全国乙卷）在“验证力的平行四边形定则”的实验中使用的器材有：木板、白纸、两个标准弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、刻度尺、铅笔、细线和图钉若干。完成下列实验步骤：①用图钉将白纸固定在水平木板上。例题精选14.例题2②将橡皮条的一端固定在木板上，另一端系在轻质小圆环上。将两细线也系在小圆环上，它们的另一端均挂上测力计。用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两个测力计，小圆环停止时由两个测力计的示数得到两拉力F1和F2的大小，并

（多选，填正确答案标号）A．用刻度尺量出橡皮条的长度

B．用刻度尺量出两细线的长度C．用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置

D．用铅笔在白纸上标记出两细线的方向【参考答案】CD例题精选15.例题2③撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到_________，由测力计的示数得到拉力F的大小，沿细线标记此时F的方向。④选择合适标度，由步骤②的结果在白纸上根据力的平行四边形定则作F1和F2的合成图，得出合力F’的大小和方向；按同一标度在白纸上画出力F的图示。⑤比较F’和F的

________，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。相同位置大小和方向创新设计考点二实验原理创新01.1.橡皮筋拉力→物体重力：合力的大小和方向恒定2.分力任意角度→某一分力水平：该分力的方向恒定实验器材创新02.1.将弹簧秤换成橡皮筋。

2.通过改变钩码个数来改变力,力的大小可以通过计算钩码个数得到,无需用弹簧测力计测量,也无需保证每次结点位置相同。例题精选03.例题3

例题精选04.例题3

例题精选05.例题3

例题解析06.解析

例题解析07.解析

例题精选08.例题4如图，某实验小组同学利用DIS实验装置研究支架上力的分解，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，可沿固定的板做圆弧形移动。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=θ②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角例题精选09.例题4重复上述实验步骤，得到表格。（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）。F1

0.05例题精选10.例题4（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．何时调零对实验结果没有影响C．为了消除横杆自身重力对结果的影响

D．可以完全消除实验的误差【参考答案】C例题精选11.例题4（3）实验中，让A传感器沿圆心为O的圆弧形（而不是其他形状）轨道移动的主要目的是

。A．方便改变A传感器的读数

B．方便改变B传感器的读数C．保持轻杆右端O的位置不变

D．方便改变细绳与杆的夹角θ【参考答案】C例题精选12.解析（1）A传感