第三章实验：探究求合力的方法.doc

实验：探究求合力的方法[ 学习目标 ] 1. 验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则 .2. 练习用作图法求两个力的合力．一、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．二、实验原理1．合力 F′ 的确定：一个力 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 的确定：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：在实验误差允许的范围内，比较 F′和 F 是否大小相等、方向相同．三、实验步骤1．在方木板上用图钉固定一张白纸，如图 1 甲所示，用图钉把橡皮条的一端固定在木板上A点，在橡皮条的另一端拴上两个细绳套．图 12．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将结点拉到某位置 O，用铅笔描下结点的位置、细绳的方向，并记录两弹簧测力计的读数．3．如图乙所示，按适当的比例作出两个弹簧测力计的拉力 F1 和 F2 的图示，利用刻度尺和三角板，以 F1、F2 为邻边画出平行四边形，并画出对角线 F.4．用一个弹簧测力计把橡皮条拉到同一位置 O，记下弹簧测力计的读数和细绳的方向，并用同样的比例作出这个力 F′的图示．5．比较 F 与 F′ 的大小和方向，看它们在实验误差允许范围内是否相同，从而验证平行四边形定则．精选资料，欢迎下载。

四、注意事项1．结点(1) 定位 O点时要力求准确；(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，选定的比例要相同；(2) 严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力．五、误差分析1．弹簧测力计使用前没调零会造成误差．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造成误差．3．两次测量拉力时，橡皮条的结点没有拉到同一点会造成偶然误差．4．两个分力的夹角太小或太大以及 F1、 F2 数值太小，应用平行四边形定则作图时，都会造成偶然误差 .一、实验原理及步骤例 1 做 “ 探究求合力的方法 ” 的实验时：(1) 除已有的器材 ( 方木板、白纸、弹簧测力计、细绳套、刻度尺、图钉和铅笔 ) 外，还必须有________和 ________．(2) 在做上述实验时，在水平放置的木板上垫上一张白纸，把橡皮条的一端固定在板上，另一端结两个细绳套， 通过细绳用两个互成角度的弹簧测力计拉橡皮条，使结点移到某一位置O，此时需记下： ① ________；② ________；③ ________. 然后用一个弹簧测力计把橡皮条拉长，使结点到达 ________，再记下 ________．图 2精选资料，欢迎下载。

3) 在某次实验中，某同学的实验结果如图 2 所示，其中 A 为固定橡皮条的图钉， O为橡皮条与细绳结点的位置．图中 ________是力 F1 与 F2 的合力的理论值； ________是力 F1 与 F2 的合力的实验值．通过把 ________和 ________进行比较，验证平行四边形定则．答案 (1) 三角板 橡皮条(2) ① O点位置 ② 细绳所指方向 ③ 相应弹簧测力计读数 同一位置 O 点 弹簧测力计读数和细绳方向(3) FF′FF′解析 实验中要记录橡皮条拉伸后 O点的位置、弹簧测力计的读数及力的方向．二、实验数据处理例 2 某同学用如图 3 甲所示的装置探究求合力的方法．将一木板 ( 图中未画出 ) 竖直放置与铁架台和轻弹簧所在平面平行．其部分实验操作如下，请完成下列相关内容：图 3(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，用两弹簧测力计将弹簧末端拉到同一位置O，记录细绳套、的 ________及两弹簧测力计相应的读数．图乙中B弹簧测力计的读数为AO BO________N；(3) 该同学在坐标纸上画出两弹簧测力计拉力 FA、 FB 的大小和方向如图丙所示，请在图丙中作出 FA、 FB 的合力 F′ ；(4) 已知钩码的重力，可得弹簧所受的拉力 F 如图丙所示，观察比较 F 和 F′ ，得出结论：__________________.答案 (2) 方向 11.40 (3) 如图所示精选资料，欢迎下载。

4) 在实验误差允许范围内 F 和 F′ 相等三、实验注意事项及误差分析例 3 在探究求合力的方法时，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秤互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条．(1) 实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列说法正确的是 ________．A．将橡皮条拉伸相同长度即可B．将橡皮条沿相同方向拉到相同长度C．将弹簧秤都拉伸到相同刻度D．将橡皮条和绳的结点拉到相同位置(2) 同学们在操作过程中有如下讨论，其中对减小实验误差有益的说法是 ________．A．两细绳必须等长B．弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行C．用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些答案 (1)BD (2)BD解析 (1) 该实验的关键是等效替代，故选 B、 D.1． ( 实验原理及步骤 ) 某同学做 “ 探究求合力的方法 ” 实验时，主要步骤有：A．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的 A 点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置 O，记录下 O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力 F1 和 F2 的图示，并用平行四边形定则求出合力 F；E．只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力 F′ 的图示；精选资料，欢迎下载。

F．比较 F′ 和 F 的大小和方向，看它们是否相同，得出结论．上述步骤中：(1) 有重要遗漏的步骤的序号是 ________和 ________；(2) 遗漏的内容分别是 ____________________________ 和 _________________________ ．答案 (1)C E (2)C 中应加上 “ 记下两条细绳的方向 ”E 中应说明 “ 把橡皮条的结点拉到同一位置 O”解析 (1)根据“探究求合力的方法”实验的操作规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是 C、E.(2) 在 C 中未记下两条细绳的方向， E 中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置 O.2． ( 实验原理及步骤 ) 李明同学在做 “ 探究求合力的方法 ” 实验时，利用坐标纸记下了橡皮条的结点位置 O以及两只弹簧测力计拉力的大小和方向，如图 4(a) 所示．图 4(1) 试在图 (a) 中作出无实验误差情况下 F1 和 F2 的合力图示，并用 F 表示此力．(2)( 多选 ) 有关此实验，下列叙述正确的是 ( )A．两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮条的拉力大B．橡皮条的拉力是合力，两弹簧测力计的拉力是分力C．两次拉橡皮条时，需将橡皮条结点拉到同一位置 O，这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同D．若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而保持橡皮条结点位置不变，只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可(3) 如图 (b) 所示是张华和李明两位同学在做以上实验时得到的结果， 其中哪一个实验比较符合实验事实？ ( 力 F′ 是用一只弹簧测力计拉时的图示 )答案 (1) 如图所示(2)AC (3) 张华的实验比较符合实验事实3． ( 实验注意事项 )( 多选 ) 在做 “探究求合力的方法 ”的实验时，先用两个弹簧测力计拉橡皮条， 再用一个弹簧测力计拉橡皮条， 两次须使橡皮条的结点达到同一位置， 这样做是为了( )精选资料，欢迎下载。

A．便于测量力的大小B．使两个分力和它的合力产生相同的效果C．使两个分力和它的合力有相同的作用点D．便于画出分力与合力的方向答案 BC解析 两次使橡皮条沿同一方向伸长相同的长度， 表明第一次对橡皮条所加的两个力与第二次对橡皮条所加的一个力是等效力， 其次， 本实验是共点的两个力的合成， 所以拉到同一位置也满足了共点的条件，故选 B、 C.课时作业一、选择题 (1 ～ 3 为单项选择题， 4 为多项选择题 )1．在探究求合力的方法的实验中，用一只弹簧测力计拉橡皮条时要和用两只弹簧测力计拉时结点的位置重合，这样操作主要采用的科学方法是 ( )A．控制变量的方法B．等效替代的方法C．理论推导的方法D．理想实验的方法答案 B解析 本实验中两个拉力的作用效果和一个拉力的作用效果相同， 采用的科学方法是等效替代法．图 12．在 “ 探究求合力的方法 ”的实验中，把橡皮条一端固定于 P 点，另一端通过细绳套连接两只弹簧秤，并使该端拉至 O点，测得 PO长为 L，如图 1 所示，则实验中 ( )A．选取的细绳套适当长一些B．只需要记录弹簧秤的读数。