4力的合成和分解第1課時(shí)合力和分力實(shí)驗(yàn)：探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律一、合力和分力1．共點(diǎn)力幾個(gè)力如果都作用在物體的，或者它們的作用線，這幾個(gè)力叫作共點(diǎn)力．2．合力和分力假設(shè)一個(gè)力單獨(dú)作用的跟某幾個(gè)力共同作用的相同，這個(gè)力就叫作那幾個(gè)力的，這幾個(gè)力叫作那個(gè)力的．3．合力與分力的關(guān)系合力與分力之間是一種的關(guān)系，合力作用的與分力相同．二、力的合成力的合成：求的過程．三、實(shí)驗(yàn)：探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律1．實(shí)驗(yàn)原理(1)合力F的確定：兩個(gè)力F1、F2共同作用，能把橡皮條末端小圓環(huán)拉到某點(diǎn)，一個(gè)力F也可以把橡皮條末端的小圓環(huán)拉到，則F與F1和F2共同作用的效果相同，則F等于F1和F2的合力．(2)選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)度，在白紙上作出F1、F2和F的圖示，觀察三者間的關(guān)系，做出猜想．(3)進(jìn)行檢驗(yàn)，得出結(jié)論．2．實(shí)驗(yàn)器材方木板、白紙、彈簧測(cè)力計(jì)(兩個(gè))、、細(xì)繩、輕質(zhì)小圓環(huán)、三角板、、圖釘(若干)、鉛筆．3．實(shí)驗(yàn)步驟(1)在方木板上用圖釘固定一張白紙，如圖甲所示，用圖釘把橡皮條的一端固定在木板上A點(diǎn)，在橡皮條的另一端掛上輕質(zhì)小圓環(huán)．(2)用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住小圓環(huán)，互成角度地拉橡皮條，將小圓環(huán)拉到某位置O，用鉛筆描下小圓環(huán)O的位置和細(xì)繩的，并記錄兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)．(3)用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條，將小圓環(huán)拉到，記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)和細(xì)繩的方向．(4)如圖乙所示，利用刻度尺和三角板，按適當(dāng)?shù)臉?biāo)度作出用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)的拉力F1和F2的圖示以及用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)的拉力F′的圖示，觀察三者間的關(guān)系．做出猜想：F是以F1、F2為鄰邊的平行四邊形的對(duì)角線．以F1、F2為鄰邊畫出，并畫出對(duì)角線F.(5)進(jìn)行驗(yàn)證：比較F與F′的大小和方向，若它們?cè)趯?shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)相同，則兩個(gè)互成角度的力的合成遵循平行四邊形定則．(6)得出結(jié)論：在兩個(gè)力合成時(shí)，以表示這兩個(gè)力的有向線段為作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的就代表合力的大小和方向，如圖所示，F(xiàn)表示F1與F2的合力．這就是平行四邊形定則．4．注意事項(xiàng)(1)彈簧測(cè)力計(jì)使用前要檢查指針是否指在零刻度線上，否則應(yīng)校零．(2)被測(cè)力的方向應(yīng)與彈簧測(cè)力計(jì)軸線方向一致，拉動(dòng)小圓環(huán)時(shí)彈簧不可與外殼相碰或摩擦．(3)在同一次實(shí)驗(yàn)中，小圓環(huán)的位置O一定要相同．(4)在具體實(shí)驗(yàn)時(shí)，兩分力F1和F2間夾角不宜過大，也不宜過小，以60°～120°之間為宜．(5)讀數(shù)時(shí)應(yīng)正視、平視刻度．(6)使用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)力時(shí)，讀數(shù)應(yīng)適當(dāng)大些，但不能超出它的測(cè)量范圍．一、實(shí)驗(yàn)原理與操作例1如圖所示，在“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，有下列實(shí)驗(yàn)步驟：a．在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn)．b．只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，通過彈簧測(cè)力計(jì)把小圓環(huán)拉到同樣的位置O，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F′和細(xì)繩的方向，按同樣比例作出力F′的圖示．c．改變兩個(gè)分力的大小和夾角，再做兩次實(shí)驗(yàn)．d．記下兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1、F2及小圓環(huán)的位置，描下兩條細(xì)繩的方向，在紙上按比例作出力F1和F2的圖示，用平行四邊形定則求出合力F.e．比較力F′與F，可以看出，它們?cè)趯?shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是相等的．f．把小圓環(huán)系在橡皮條的另一端，通過小圓環(huán)用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)互成角度地拉小圓環(huán)，橡皮條伸長，使小圓環(huán)到達(dá)某一位置O.完成下列填空：(1)上述步驟中，正確的順序是________．(填寫步驟前面的字母)．(2)下列哪些措施能減小實(shí)驗(yàn)誤差________．A．兩條細(xì)繩必須等長B．彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)與木板平面平行C．拉橡皮條的細(xì)繩要稍長一些，標(biāo)記同一條細(xì)繩的方向時(shí)兩標(biāo)記點(diǎn)要適當(dāng)遠(yuǎn)一些D．實(shí)驗(yàn)前先把實(shí)驗(yàn)所用的兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤相互鉤住平放在桌面上，向相反方向拉動(dòng)，檢查讀數(shù)是否相同，若不同，則進(jìn)行調(diào)節(jié)使之相同例2某同學(xué)用如圖所示裝置做“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，橡皮筋的一端固定在水平木板上的P點(diǎn)，另一端系有兩個(gè)繩套．實(shí)驗(yàn)中先用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別勾住繩套，并互成角度地拉橡皮筋，將橡皮筋拉至某一位置O.再只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，通過繩套把橡皮筋拉到與前面相同的位置O.(1)為完成該實(shí)驗(yàn)，下述必須有的步驟是______．(填正確選項(xiàng)前的字母)A．測(cè)量細(xì)繩的長度B．測(cè)量橡皮筋的原長C．記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)D．記錄結(jié)點(diǎn)O的位置E．通過細(xì)繩記錄拉力的方向(2)下列關(guān)于操作過程的說法正確的是______．(填正確選項(xiàng)前的字母)A．橡皮筋、彈簧測(cè)力計(jì)和細(xì)繩應(yīng)位于與木板平行的同一平面內(nèi)B．兩細(xì)繩之間的夾角一定要取90°，以便計(jì)算合力的大小C．拉橡皮筋的細(xì)繩要短一些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要近一些D．彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)適當(dāng)大些有利于減小誤差E．同一次實(shí)驗(yàn)中，用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮筋時(shí)，結(jié)點(diǎn)的位置必須與用兩只彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)的位置重合(3)“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”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)果畫出的圖．①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．建立物理模型法二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理例3(2022·北京市東城區(qū)高一期末)某研究小組做“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，將白紙固定在水平放置的木板上，橡皮筋的A端用圖釘固定在木板上，B端系上兩根帶有繩套的細(xì)繩．(1)如圖a所示，用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)通過細(xì)繩沿平行于木板的不同方向同時(shí)拉橡皮筋，將橡皮筋的B端拉至某點(diǎn)O，記下O點(diǎn)位置和兩細(xì)繩的方向，并讀出兩個(gè)拉力的大小分別為F1＝________N和F2＝2.00N.(2)如圖b所示，撤去(1)中的拉力，現(xiàn)只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)通過細(xì)繩沿平行于木板的方向拉橡皮筋，要將橡皮筋的B端拉至__________，這樣做的目的是____________________________；記下細(xì)繩的方向，并讀出拉力的大小為F＝2.20N.(3)如圖c所示，某同學(xué)以O(shè)點(diǎn)為作用點(diǎn)，用圖示標(biāo)度畫出了力F的圖示，請(qǐng)你畫出力F1、F2的圖示并按平行四邊形定則畫出它們的合力F合．1.(2021·北京市朝陽區(qū)高一期末)小明同學(xué)做“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)．如圖所示，實(shí)驗(yàn)儀器中有一個(gè)小銅環(huán)連接了一根橡皮筋和兩根細(xì)繩套．(1)實(shí)驗(yàn)過程中受力分析的研究對(duì)象是______；A．橡皮筋B．小銅環(huán)C．細(xì)繩套(2)分力與合力是等效的，實(shí)驗(yàn)中有關(guān)等效的敘述正確的是________；A．僅需橡皮筋拉伸的長度相同即可B．彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)相等C．小銅環(huán)被拉至同一位置且處于靜止?fàn)顟B(tài)(3)某次實(shí)驗(yàn)中，小明同學(xué)記錄了彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)和細(xì)繩套的方向如圖所示．其中用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)共同拉小銅環(huán)時(shí)的力F1＝3.5N，F(xiàn)2＝3.0N；只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉小銅環(huán)時(shí)的力F＝4.5N．請(qǐng)?jiān)趫D中完成F1、F2以及F的圖示．多次實(shí)驗(yàn)尋找規(guī)律，可以得出的結(jié)論是________________________________________________________________________2．小梁同學(xué)進(jìn)行“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)．(1)如圖甲，用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)將橡皮條末端的輕質(zhì)小圓環(huán)拉至O點(diǎn)，測(cè)得拉力分別為F1、F2.撤去F1、F2，改用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉住小圓環(huán)，仍使小圓環(huán)處于O點(diǎn)，測(cè)得拉力為F.此時(shí)，力F的作用效果與力F1、F2共同作用的效果________(選填“相同”或“不同”)，所以F等于F1、F2的合力．該實(shí)驗(yàn)所用方法是______________(選填“等效替代法”或“微元法”)．(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄，用力的圖示法表示出合力F和分力F1、F2.如圖乙所示．小梁同學(xué)發(fā)現(xiàn)，分力________(選填“可以”或“不可以”)大于合力．3．某研究小組做“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，所用器材有：方木板一塊、白紙、量程為5N的彈簧測(cè)力計(jì)兩個(gè)、橡皮條(帶兩個(gè)較長的細(xì)繩套)、刻度尺、圖釘(若干個(gè))．(1)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方木板上的A點(diǎn)，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．用兩個(gè)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，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O，記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)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和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力FE．只用一只彈簧測(cè)力計(jì)，通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長，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：①有重要遺漏的步驟的序號(hào)是________和________．②遺漏的內(nèi)容分別是______________________和________________________．(2)該小組的同學(xué)用同一套器材做了四次實(shí)驗(yàn)，白紙上留下的標(biāo)注信息有結(jié)點(diǎn)位置O、力的標(biāo)度、分力和合力的大小及表示力的作用線的點(diǎn)，如圖所示．其中對(duì)于提高實(shí)驗(yàn)精度最有利的是________．4．(2022·杭州市高一期末)如圖甲，某同學(xué)用彈簧OC和彈簧測(cè)力計(jì)a、b做“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”實(shí)驗(yàn)．(1)在保持彈簧OC伸長1.00cm，且彈簧兩端點(diǎn)位置不變的條件下，若彈簧測(cè)力計(jì)a、b間夾角為90°，彈簧測(cè)力計(jì)a示數(shù)如圖乙，則彈簧測(cè)力計(jì)a的讀數(shù)是______N，若已知彈簧測(cè)力計(jì)b的讀數(shù)為4.00N，并已在方格紙上作出，請(qǐng)你在所給的方格紙上按作圖法的要求作出彈簧測(cè)力計(jì)a的拉力及它們的合力．(2)如圖丁是某同學(xué)所作的合力與分力的關(guān)系圖，則實(shí)際的合力是__________，一定沿CO方向的是________．(均選填“F”或“F′”)5．某探究小組做“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”實(shí)驗(yàn)，將畫有坐標(biāo)軸(橫軸為x軸，縱軸為y軸，最小刻度表示1mm)的紙貼在桌面上，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)，橡皮筋處于原長．(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(xiàn)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