1、實(shí)驗(yàn)-探究?jī)蓚€(gè)互成角度力的合成規(guī)律實(shí)驗(yàn)-探究?jī)蓚€(gè)互成角度力的合成規(guī)律基礎(chǔ)過(guò)關(guān)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.驗(yàn)證互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力合成時(shí)的平行四邊形定則。2.培養(yǎng)應(yīng)用作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和得出結(jié)論的能力。二、實(shí)驗(yàn)原理基礎(chǔ)過(guò)關(guān)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康幕コ山嵌鹊膬蓚€(gè)力F1、F2與另外一個(gè)力F產(chǎn)生相同的效果,看F1、F2用平行四邊形定則求出的合力F與F在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)是否相等。三、實(shí)驗(yàn)器材木板、白紙、圖釘若干、橡皮條、細(xì)繩、彈簧測(cè)力計(jì)兩個(gè)、三角板、刻度尺、鉛筆。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上。2.用圖釘把橡皮條的一端固定在A(yíng)點(diǎn),橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套。 互成角度的兩個(gè)力F1、F2與另外一個(gè)力F產(chǎn)

2、生相同的效果,看3.用兩只彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套,互成角度地拉橡皮條,使橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)伸長(zhǎng)到某一位置O,如圖所示,記錄兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù),用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及此時(shí)兩細(xì)繩套的方向。 4.只用一只彈簧測(cè)力計(jì)通過(guò)細(xì)繩套把橡皮條與細(xì)繩套的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O,記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)和細(xì)繩套的方向。 3.用兩只彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套,互成角度地拉橡皮條,使橡5.改變兩彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小和方向,再做兩次實(shí)驗(yàn)。五、數(shù)據(jù)處理1.用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩細(xì)繩套方向畫(huà)直線(xiàn),按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F1和F2的圖示,并以F1和F2為鄰邊用刻度尺和三角板作平行四邊形,過(guò)O點(diǎn)畫(huà)平行四邊形的對(duì)角

3、線(xiàn),此對(duì)角線(xiàn)即合力F的圖示。2.用刻度尺從O點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作出實(shí)驗(yàn)步驟4中彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F的圖示。3.比較F與F是否完全重合或幾乎完全重合,從而驗(yàn)證平行四邊形定則。5.改變兩彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小和方向,再做兩次實(shí)驗(yàn)。六、注意事項(xiàng)1.同一實(shí)驗(yàn)中的兩只彈簧測(cè)力計(jì)的選取方法是:將兩只彈簧測(cè)力計(jì)調(diào)零后互鉤對(duì)拉,讀數(shù)相同。2.在同一次實(shí)驗(yàn)中,使橡皮條拉長(zhǎng)時(shí),結(jié)點(diǎn)的位置O一定要相同。3.用兩只彈簧測(cè)力計(jì)鉤住細(xì)繩套互成角度地拉橡皮條時(shí),夾角不宜太大也不宜太小,在60100為宜。4.實(shí)驗(yàn)時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)與木板平行,讀數(shù)時(shí)眼睛要正視彈簧測(cè)力計(jì)的刻度,在合力不超過(guò)量程及橡皮條彈性限度的前提下,拉力的數(shù)

4、值盡量大些。六、注意事項(xiàng)5.細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些,便于確定力的方向。不要直接沿細(xì)繩套的方向畫(huà)直線(xiàn),應(yīng)在細(xì)繩套末端用鉛筆畫(huà)一個(gè)點(diǎn),移開(kāi)細(xì)繩套后,再將所標(biāo)點(diǎn)與O點(diǎn)連接,即可確定力的方向。6.在同一次實(shí)驗(yàn)中,畫(huà)力的圖示所選定的標(biāo)度要相同,并且要恰當(dāng)選取標(biāo)度,使所作力的圖示稍長(zhǎng)一些。七、誤差分析1.彈簧測(cè)力計(jì)本身的誤差。2.讀數(shù)誤差和作圖誤差。5.細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些,便于確定力的方向。不要直接沿細(xì)繩套的考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作例1某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示,其中A為固定橡皮條的圖釘,O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn),OB和OC為細(xì)繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫(huà)出的圖?？键c(diǎn)突破考點(diǎn)一實(shí)

5、驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作考點(diǎn)突破(1)如果沒(méi)有操作失誤,圖乙中的F與F兩力中,方向一定沿AO方向的是 。(2)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是。A.理想實(shí)驗(yàn)法B.等效替代法C.控制變量法D.建立物理模型法(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),主要的步驟是:A.在桌上放一塊方木板,在方木板上鋪一張白紙,用圖釘把白紙釘在方木板上;B.用圖釘把橡皮條的一端固定在木板上,在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩,細(xì)繩的另一端系著繩套;C.用兩只彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住繩套,互成角度地拉橡皮條,使橡皮條伸長(zhǎng),結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O。記錄下O點(diǎn)的位置,讀出兩只彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù);(1)如果沒(méi)有操作失誤,圖乙中的F與F兩力中,方向一定沿AD.按選好的標(biāo)度,用鉛筆和刻度尺作

6、出兩只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F1和F2的圖示,并用平行四邊形定則求出合力F;E.只用一只彈簧測(cè)力計(jì),通過(guò)細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長(zhǎng),讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù),記下細(xì)繩的方向,按同一標(biāo)度作出這個(gè)力F的圖示;F.比較F和F的大小和方向,看它們是否相同,得出結(jié)論。上述步驟中:有重要遺漏的步驟的序號(hào)是和;遺漏的內(nèi)容分別是和。 答案(1)F(2)B(3)CE記下兩條細(xì)繩的方向把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O D.按選好的標(biāo)度,用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F1變式1(2019安徽六安一中綜合訓(xùn)練)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中,需要將橡皮條的一端固定在水平木板上,另一端系上兩根細(xì)繩套,如圖甲所示,實(shí)驗(yàn)中先用兩

7、個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住繩套,并互成角度地拉橡皮條,把橡皮條的一端拉到O點(diǎn),用鉛筆描下O點(diǎn)位置和兩個(gè)細(xì)繩套的方向,并記錄彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù),然后只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì),通過(guò)細(xì)繩套再次把橡皮條的一端拉到O點(diǎn),記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F和細(xì)繩套的方向,作出三個(gè)力的圖示,如圖乙所示。變式1(2019安徽六安一中綜合訓(xùn)練)在“驗(yàn)證力的平(1)下列說(shuō)法正確的是()A.實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些,可以減小實(shí)驗(yàn)誤差B.在用力拉彈簧測(cè)力計(jì)時(shí),拉力應(yīng)沿彈簧測(cè)力計(jì)的軸線(xiàn)方向C.在同一次實(shí)驗(yàn)中,作力F1、F2的圖示時(shí),必須選取同樣的標(biāo)度,而作力F的圖示時(shí),可以選取不同的標(biāo)度D.最后,連接F1、F2和F三個(gè)力的末端,驗(yàn)證所得圖形

8、是不是平行四邊形(2)甲同學(xué)在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候,兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的量程都是010 N,他把彈簧測(cè)力計(jì)校零之后,先測(cè)量一個(gè)質(zhì)量為1 kg的物體的重力,發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為8.2 N,換用另外一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量這個(gè)物體的重力,發(fā)現(xiàn)示數(shù)還是8.2 N,測(cè)量重力的操作都是正確的,如果用這兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響嗎?(填“有”或“沒(méi)有”)。乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)后才發(fā)現(xiàn)忘記對(duì)這兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)校零,他把兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)平放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,發(fā)現(xiàn)兩個(gè)彈C.在同一次實(shí)驗(yàn)中,作力F1、F2的圖示時(shí),必須選取同樣的標(biāo)簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)都是0.3 N,乙同學(xué)使用的彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響嗎?(填“有”或“沒(méi)有”)。答案(

9、1)AB(2)沒(méi)有有簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)都是0.3 N,乙同學(xué)使用的彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)解析(1)拉橡皮條的細(xì)繩套適當(dāng)長(zhǎng)一些,方便畫(huà)出力的方向,可以減小誤差,故A項(xiàng)正確;在用力拉彈簧測(cè)力計(jì)時(shí),拉力應(yīng)沿彈簧測(cè)力計(jì)的軸線(xiàn)方向,否則會(huì)影響拉力大小,故B項(xiàng)正確;在同一次實(shí)驗(yàn)中,作力F1、F2的圖示時(shí),必須選取同樣的標(biāo)度,而作力F的圖示時(shí),也必須選取同樣的標(biāo)度,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;應(yīng)該是以F1、F2為鄰邊作出平行四邊形,過(guò)O點(diǎn)作出平行四邊形的對(duì)角線(xiàn),該對(duì)角線(xiàn)表示合力,比較合力和F的關(guān)系,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。解析(1)拉橡皮條的細(xì)繩套適當(dāng)長(zhǎng)一些,方便畫(huà)出力的方向,可(2)用兩個(gè)校零后的彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量同一個(gè)物體發(fā)現(xiàn)示數(shù)相等,用這兩

10、個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),拉力和示數(shù)之比相等,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有影響;若兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量前都沒(méi)有校零,且沒(méi)有拉力時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)都是0.3 N,則用此彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量時(shí),彈力的大小應(yīng)等于示數(shù)減去0.3 N,根據(jù)示數(shù)作平行四邊形時(shí),誤差較大,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響。(2)用兩個(gè)校零后的彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量同一個(gè)物體發(fā)現(xiàn)示數(shù)相等,用考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和誤差分析例2(2017課標(biāo),22,6分)某探究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn),將畫(huà)有坐標(biāo)軸(橫軸為x軸,縱軸為y軸,最小刻度表示1 mm)的紙貼在水平桌面上,如圖(a)所示。將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(diǎn)(位于圖示部分之外),另一端P位于y軸上的A點(diǎn)時(shí),橡皮

11、筋處于原長(zhǎng)。(1)用一只測(cè)力計(jì)將橡皮筋的P端沿y軸從A點(diǎn)拉至坐標(biāo)原點(diǎn)O,此時(shí)拉力F的大小可由測(cè)力計(jì)讀出。測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖(b)所示,F的大小為N。(2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋P端回到A點(diǎn);現(xiàn)使用兩個(gè)測(cè)力計(jì)同時(shí)拉橡皮筋,再次將P端拉至O點(diǎn)。此時(shí)觀(guān)察到兩個(gè)拉力分別沿圖(a)中兩條虛線(xiàn)所示的方考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和誤差分析向,由測(cè)力計(jì)的示數(shù)讀出兩個(gè)拉力的大小分別為F1=4.2 N和F2=5.6 N。()用5 mm長(zhǎng)度的線(xiàn)段表示1 N的力,以O(shè)為作用點(diǎn),在圖(a)中畫(huà)出力F1、F2的圖示,然后按平行四邊形定則畫(huà)出它們的合力F合; 圖(a) 圖(b)向,由測(cè)力計(jì)的示數(shù)讀出兩個(gè)拉力的大小分別為F1=4.

12、2 N和()F合的大小為N,F合與拉力F的夾角的正切值為。若F合與拉力F的大小及方向的偏差均在實(shí)驗(yàn)所允許的誤差范圍之內(nèi),則該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了力的平行四邊形定則。()F合的大小為N,F合與拉力F的夾角的正切值答案(1)4.0(2)()F1、F2和F合如圖所示()4.00.05答案(1)4.0(2)()F1、F2和F合如圖所示解析(1)測(cè)力計(jì)的分度值為0.2 N,F的大小為4.0 N。(2)()圖見(jiàn)答案。分別以F1、F2為鄰邊作平行四邊形,并作出對(duì)角線(xiàn),即得F合。()表示F合的線(xiàn)段的長(zhǎng)度為20.0 mm,F合=1 N= 4.0 N。F合與拉力F的夾角的正切值為tan =0.05。解析(1)測(cè)力計(jì)的分度值

13、為0.2 N,F的大小為4.0 N變式2(2019遼寧沈陽(yáng)東北育才質(zhì)檢)在“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)中,現(xiàn)有木板、白紙、圖釘、橡皮筋、細(xì)繩套和一把彈簧測(cè)力計(jì)。(1)為完成實(shí)驗(yàn),某同學(xué)另找來(lái)一根彈簧,先測(cè)量其勁度系數(shù),得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表: 彈力F(N)0.51.01.52.02.53.03.5伸長(zhǎng)量x(10-2 m)0.741.802.803.724.605.586.42變式2(2019遼寧沈陽(yáng)東北育才質(zhì)檢)在“探究求合力根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖甲中作出F-x圖像并求得該彈簧的勁度系數(shù)k=N/m;(保留兩位有效數(shù)字) 甲 乙根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖甲中作出F-x圖像并求得該彈簧的勁度系數(shù)(2)某次實(shí)驗(yàn)中,彈簧測(cè)力

14、計(jì)的指針位置如圖乙所示,其讀數(shù)為 N;同時(shí)利用(1)中結(jié)果獲得彈簧上的彈力值為2.50 N,請(qǐng)?jiān)趫D丙中畫(huà)出這兩個(gè)共點(diǎn)力的合力F合;(3)由圖得到F合=N。(保留兩位有效數(shù)字)丙(2)某次實(shí)驗(yàn)中,彈簧測(cè)力計(jì)的指針位置如圖乙所示,其讀數(shù)為 答案(1)如圖所示55(2內(nèi)均可)(2)2.10如圖所示答案(1)如圖所示55(2內(nèi)均可)(3)3.4(0.2內(nèi)均可)(4)甲(5)FC讀數(shù)比真實(shí)值偏小;確定力的方向不準(zhǔn)確、作圖不精確考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新創(chuàng)新角度實(shí)驗(yàn)裝置/原理圖創(chuàng)新解讀實(shí)驗(yàn)原理創(chuàng)新圖1圖2圖1:1.將橡皮筋和彈簧測(cè)力計(jì)的實(shí)驗(yàn)角色互換2.掛鉤上涂抹少許潤(rùn)滑油,保證了橡皮筋兩側(cè)彈力大小相同,與兩

15、側(cè)橡皮筋長(zhǎng)度大小無(wú)關(guān)圖2:1.通過(guò)應(yīng)用定滑輪,改變拉力的方向2.鉤碼的總重力即對(duì)應(yīng)細(xì)繩的拉力大小考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新創(chuàng)新角度實(shí)驗(yàn)裝置/原理圖創(chuàng)新解讀實(shí)實(shí)驗(yàn)器材創(chuàng)新1.電子秤代替彈簧測(cè)力計(jì),可以直接讀出力的大小2.同一電子秤應(yīng)用于(a)、(b)、(c)三個(gè)圖中,可測(cè)得三根細(xì)線(xiàn)中拉力的大小實(shí)驗(yàn)過(guò)程創(chuàng)新1.探究拉伸過(guò)程對(duì)橡皮筋彈性的影響2.橡皮筋上端固定,下端掛一重物,用水平力兩次拉動(dòng)重物,對(duì)應(yīng)不同的軌跡實(shí)驗(yàn)1.電子秤代替彈簧測(cè)力計(jì),可以直接讀出力的大小實(shí)驗(yàn)1例3(2019云南昆明教學(xué)質(zhì)量檢測(cè))某學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了一個(gè)“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn),裝置如圖甲所示,在豎直放置的木板上部附近兩側(cè)

16、,固定兩個(gè)力傳感器,同一高度放置兩個(gè)可以移動(dòng)的定滑輪,兩根細(xì)繩跨過(guò)定滑輪分別與兩力傳感器連接,在兩細(xì)繩連接的結(jié)點(diǎn)O下方懸掛鉤碼,力傳感器1、2的示數(shù)分別為F1、F2,調(diào)節(jié)兩個(gè)定滑輪的位置可以改變兩細(xì)繩間的夾角。實(shí)驗(yàn)中使用若干相同的鉤碼,每個(gè)鉤碼質(zhì)量均為100 g,取g=9.8 m/s2。例3(2019云南昆明教學(xué)質(zhì)量檢測(cè))某學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組設(shè)甲 乙(1)關(guān)于實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是。A.實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前,需要調(diào)節(jié)木板使其位于豎直平面內(nèi)B.每次實(shí)驗(yàn)都必須保證結(jié)點(diǎn)O位于同一位置C.實(shí)驗(yàn)時(shí)需要記錄鉤碼數(shù)量、兩力傳感器的示數(shù)和三細(xì)繩的方向D.實(shí)驗(yàn)時(shí)還需要用一個(gè)力傳感器單獨(dú)測(cè)量懸掛于O點(diǎn)鉤碼的總重力(2)根據(jù)某次實(shí)

17、驗(yàn)得到的數(shù)據(jù),該同學(xué)已經(jīng)按照力的圖示的要求畫(huà)出了F1、F2,請(qǐng)你作圖得到F1、F2的合力F(只作圖,不求大小),并寫(xiě)出該合力不完全豎直的一種可能原因。B.每次實(shí)驗(yàn)都必須保證結(jié)點(diǎn)O位于同一位置答案(1)AC(2)如解析圖所示定滑輪有摩擦、木板未豎直放置等(回答出一項(xiàng)合理答案即可)答案(1)AC(2)如解析圖所示定滑輪有摩擦、木板未豎解析(1)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前,需要調(diào)節(jié)木板使其位于豎直平面內(nèi),以保證鉤碼重力等于細(xì)繩中的拉力,選項(xiàng)A正確;該裝置每次實(shí)驗(yàn)不需要保證結(jié)點(diǎn)O位于同一位置,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)時(shí)需要記錄鉤碼數(shù)量、兩力傳感器的示數(shù)和三細(xì)繩的方向,選項(xiàng)C正確;懸掛于O點(diǎn)鉤碼的總重力可以根據(jù)鉤碼的質(zhì)量得出,

18、不需要力傳感器測(cè)量,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。(2)利用平行四邊形定則作出F1和F2的合力F。該合力方向不完全在豎直方向的可能原因是定滑輪有摩擦、木板未豎直放置等。解析(1)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前,需要調(diào)節(jié)木板使其位于豎直平面內(nèi),以保變式3如圖所示,某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)利用DIS實(shí)驗(yàn)裝置研究支架上力的分解。A、B為兩個(gè)相同的雙向力傳感器,該型號(hào)傳感器在受到拉力時(shí)讀數(shù)為正,受到壓力時(shí)讀數(shù)為負(fù)。A連接質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩,可沿固定的圓弧形板移動(dòng)。B固定不動(dòng),通過(guò)光滑鉸鏈連接長(zhǎng)0.3 m的桿。將細(xì)繩連接在桿右端O點(diǎn)構(gòu)成支架。保持桿在水平方向,按如下步驟操作:變式3如圖所示,某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)利用DIS實(shí)驗(yàn)裝置研究用另一根質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩在O點(diǎn)懸掛一個(gè)鉤碼,記錄兩個(gè)傳感器的讀數(shù);取下鉤碼,移動(dòng)傳感器A改變角。重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟,得到表格。 3060150F1(N)1.0010.5801.002F2(N)-0.868-0.2910.865測(cè)量繩子與水平桿的夾角為;對(duì)兩個(gè)傳感器進(jìn)行調(diào)零;用另一根質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩在O點(diǎn)懸掛一個(gè)鉤碼,記錄兩個(gè)傳感器的(1)根據(jù)表格,A傳感器對(duì)應(yīng)的是表中力(選填“F1”或“F2”),鉤碼質(zhì)量為kg(保留一位