高中同步系列课堂讲义物理人教版(通用版)讲义：主题二-实验：探究求合力的方法.doc

实验:探究求合力的措施一、实验目的１.验证互成角度的两个共点力合成的平行四边形定则2．进一步练习用作图法求两个共点力的合力二、实验仪器方木板、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(若干)、铅笔三、实验原理1.合力F′的拟定:一种力F′的作用效果与两个共点力F１与F2共同作用的效果都是把橡皮条拉伸到某点，则F′为F1和F2的合力2．合力理论值F的拟定：根据平行四边形定则作出F1和F2的合力F的图示3．平行四边形定则的验证：在实验误差容许的范畴内,比较Ｆ′和Ｆ与否大小相等、方向相似四、实验环节1.仪器的安装(１)钉白纸：用图钉把一张白纸钉在方木板上,将方木板放在水平桌面上2)拴绳套：用图钉把橡皮条的一端固定在木板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳套2.操作与记录（1）两力拉：用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点达到某一位置Ｏ(如图1所示)用铅笔描下结点Ｏ的位置和两条细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数图1(2)一力拉:只用一种弹簧测力计,通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相似的位置O，记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向。

3.作图对比(1)理论值:在白纸上按比例从O点开始作出两个弹簧测力计同步拉橡皮条时拉力F1和F2的图示，运用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力Ｆ(如图2所示)图２(2）测量值:按同样的比例用刻度尺从O点起作出一种弹簧测力计拉橡皮条时拉力F′的图示3)相比较:比较Ｆ′与用平行四边形定则求得的合力F在实验误差容许的范畴内与否重叠4.反复变化两个分力F1和F２的大小和夹角,再反复实验两次，比较每次的Ｆ与F′在实验误差容许的范畴内与否相等五、注意事项1.结点(1)定位O点时要力求精确;(2)同一次实验中橡皮条拉长后的Ｏ点必须保持位置不变2.拉力(1)用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向；(2）应使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内;(３)两个分力F1、F2间的夹角θ不要太大或太小３.作图(1)在同一次实验中，选定的比例要相似；（２)严格按力的图示规定和几何作图法作出平行四边形，求出合力六、误差分析１.弹簧测力计使用前没调零会导致误差2.使用中,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纸面之间有摩擦力存在会导致误差3.两次测量拉力时，橡皮条的结点没有拉到同一点会导致偶尔误差。

4.两个分力的夹角太小或太大，F1、F2数值太小,应用平行四边形定则作图时,会导致偶尔误差七、注意事项１.对的使用弹簧测力计(１）测量前应一方面检查弹簧测力计的零点与否精确, 注意使用中不要超过其弹性限度2)实验时,弹簧测力计必须保持与木板平行,且拉力应沿轴线方向弹簧测力计的指针、拉杆都不要与刻度板和刻度板末端的限位孔发生摩擦3）读数时应正对、平视刻度，估读到最小刻度的下一位２.规范实验操作(１）位置不变:在同一次实验中,将橡皮条拉长时结点的位置一定要相似2)角度合适：两个弹簧测力计所拉细绳套的夹角不适宜太小,也不适宜太大,以60°～100°为宜3)在不超过弹簧测力计量程及在橡皮条弹性限度内的前提下，测量数据应尽量大某些４)细绳套应合适长某些,便于拟定力的方向不要直接沿细绳套方向画直线,应在细绳套两端画个投影点,去掉细绳套后,连直线拟定力的方向３．规范合理作图:在同一次实验中,画力的图示选定的标度要相似,并且要恰当选定标度，使力的图示稍大某些要点一 实验原理及实验操作［例1]　在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上的A点，另一端系上两根细绳，细绳的另一端均有绳套。

实验中需用两个弹簧测力计分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮条至某一拟定的Ｏ点,如图3所示图3（１）某同窗觉得在此过程中必须注意如下几点:Ａ.两弹簧测力计的拉力必须等大B.同一次实验过程中,Ｏ点的位置不容许变动C.为了减小误差,两弹簧测力计的读数必须接近量程其中对的的是________填选项前的字母)(2)上述实验中所说的合力与两个分力具有相似的效果,是指下列说法中的________A．弹簧测力计的弹簧被拉长Ｂ.固定橡皮条的图钉受拉力产生形变Ｃ.绳套受拉力产生形变D．使橡皮条在同一方向上伸长同一长度解析 (1)两弹簧测力计的弹力大小要适中，但不一定大小相似，也不一定必须接近弹簧测力计的量程，选项Ａ、Ｃ错误；只有将绳套与橡皮条的结点每次都拉至Ｏ点，橡皮条才沿同一方向产生相似的形变，弹簧测力计的拉力才产生相似的效果,选项B对的2)该实验中所说的合力与两个分力具有相似的效果，是指合力与两个分力分别拉橡皮条时,使橡皮条在同一方向上伸长同一长度，选项D对的答案　（１）Ｂ (2）Ｄ要点二　实验数据解决[例２]　将橡皮条的一端固定在A点,另一端拴上两根细绳,每根细绳分别连着一种量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计。

沿着两个不同的方向拉弹簧测力计，当橡皮条的活动端拉到O点时,两根细绳互相垂直，如图4所示这时测力计的读数可从图中读出图４(1）由图可读得两个互相垂直的拉力的大小分别为___＿____N 和＿__＿____ N２)在虚线方格纸上按作图法的规定画出这两个力及它们的合力思路点拨 作力的图示时，要选好标度，注意平行四边形中的实线、虚线的区别和箭头、标度、单位解析 (1)弹簧测力计的读数分别是4.００ N，2.50 N2)根据测量成果,每小格代表0.５ N，将保证力的图示较精确,若每小格代表１ N,则２．５0 N的力的表达容易导致误差，在拟定合力大小时,容易导致较大误差力的图示应有标度,有箭头如图所示答案 （1)４.０0 　2.50　 (2)见解析图要点三 创新实验[例3］　某同窗运用如图５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，将绳子打一种结点O，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时,根据钩码个数读出三根绳子的拉力FOA、ＦOＢ和ＦOC,回答问题：图5(1）变化钩码个数，能完毕实验的是(　 )A.钩码的个数N１＝N２=２,Ｎ3=4Ｂ.钩码的个数N１=N3=3,N2=4C.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，最重要的一种环节是 　（　　)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.用量角器量出三段绳子之间的夹角Ｄ.用天平测出钩码的质量(3）在作图时,你觉得下图中对的的是_____＿＿_(选填“甲”或“乙”)。

解析 (1）OA、OB、OＣ分别表达三个力的大小,由于三共点力平衡,因此三个力的大小构成一种三角形2、２、4不可以构成三角形，故A错误，B、C、Ｄ都对的２)为验证平行四边形定则,必须作受力图,因此先明确受力点,即标记结点O的位置,另一方面要作出力的方向并读出力的大小，最后作出力的图示，因此要做好记录，从力的三要素角度出发,要记录钩码的个数和记录OA、ＯB、OC三段绳子的方向,故A对的,B、C、D错误３)以Ｏ点为研究对象，F３为实际作用效果,在OC这条线上，由于误差的存在,F１、F２的理论合力值要与实际值有一定偏差,故甲图符合实际答案　(1）BCＤ　 (2)Ａ　(3）甲题后点评(１)源于教材——本例的实验原理与教材实验的原理相似2)高于教材——本实验没有使用弹簧秤测力的大小，而是用钩码的重力作为绳的拉力,同步用两个光滑的滑轮调节两绳拉力的方向1.在做“探究求合力的措施”实验时，要使每次合力与分力产生相似的效果，必须 　 (　　)A．每次将橡皮条拉到同样的位置Ｂ.每次把橡皮条拉直Ｃ．每次精确读出弹簧测力计的示数Ｄ.每次记准细绳的方向答案　A2.(多选)在“探究求合力的措施”实验中,先将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上带有绳套的两根细绳。

实验时，需要两次拉伸橡皮条,一次是通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，另一次是用一种弹簧测力计通过细绳拉橡皮条实验对两次拉伸橡皮条的规定中，下列说法对的的是＿__＿_＿_＿（填字母代号)A.将橡皮条拉伸相似长度即可Ｂ.将橡皮条沿相似方向拉到相似长度C．将弹簧测力计都拉伸到相似刻度D.将橡皮条和绳的结点拉到相似位置解析 实验中两次拉伸橡皮条时，应规定两次的作用效果必须完全相似，即橡皮条被拉伸的方向、长度完全相似，因此选项Ｂ、D对的答案　BD3.做“探究求合力的措施”的实验时，环节如下:（１)在水平放置的木板上固定一张白纸2）把橡皮条的一端固定在木板的A点，另一端连接两根绳套3)通过绳套用两个互成角度的弹簧测力计来拉橡皮条使橡皮条伸长到某一点O，并记录O点的位置4)此时需记录下__＿____＿、_＿_＿____和两个弹簧测力计的读数F1、F25)改用一种弹簧测力计把橡皮条拉长到________后，再记录下____＿__＿和弹簧测力计的读数F′６)用铅笔和刻度尺从力的作用点O沿两绳套的方向画直线选好标度，按F1、F2的大小作两个力的图示用三角板作平行四边形,求得合力F7）比较一下,力F′与用平行四边形定则求得的合力F的大小和方向与否相似。

请完善上述环节解析　本实验要记录力的大小和方向，大小是通过弹簧测力计来读出,方向是通过细绳套来拟定；为保证分力的作用效果和合力的作用效果相似，本实验规定每次都把橡皮条拉到同一点Ｏ答案 (４）Ｆ１的方向　 F2的方向 (5)O点的位置F′的方向4．在“探究求合力的措施”的实验中1）需要将橡皮筋的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，实验中需要两个弹簧测力计分别钩住细绳，并互成角度地拉橡皮筋某同窗觉得此过程中必须注意如下几项：A.两细绳必须等长B.橡皮筋一定要与两绳夹角的角平分线在同始终线上C.在使用弹簧测力计时要注意弹簧测力计与木板平面平行其中对的的是_____＿__填相应的字母代号）(2)用M、N两个弹簧测力计通过细绳拉橡皮筋的结点，使其达到O点，此时α+β=90°,然后保持Ｍ的示数不变,而使α角减小,为保持结点位置不变，下列措施可行的是___＿_＿_＿填相应的字母代号)A.减小Ｎ的示数同步减小β角B.减小N的示数同步增大β角C.增大N的示数同步增大β角Ｄ.增大N的示数同步减小β角解析　(1）细绳的作用是能显示出力的方向，因此不必等长,故Ａ错误：两细绳拉橡皮筋时,只要保证拉到同一点即可,不一定橡皮筋要在两细绳的夹角平分线上，故B错误；在拉弹簧测力计时必须规定弹簧测力计与木板平面平行，否则会影响力的大小，故C对的。

2)要保证结点不动，应保证合力不变,则由平行四边形定则可知,合力不变，M方向向合力方向靠拢,则N的拉力应减小,同步应减小β角故选项A对的答案　(1)Ｃ (2)Ａ5.某同窗用如图6甲所示的装置探究求合力的措施用一木板竖直放在铁架台和轻弹簧所在平面后，其部分实验操作如下，请完毕下列有关内容：(1)如图甲,在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O;(２)卸下钩码然后将两细绳套系在弹簧下端，用两弹簧测力计将轻弹簧末端拉到同一位置O，记录细绳套AO、BＯ的__＿＿_＿__及两弹簧测力计相应的读。