2024_2025学年新教材高中物理第三章相互作用__力实验探究两个互成角度的力的合成规律学案新人教版必修第一册.doc
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试验探究两个互成角度的力的合成规律
一、试验目的
1．练习用作图法求两个力的合力。
2．探究两个互成角度的力的合成规律。
二、试验原理
假如两个互成角度的力F1、F2作用于挂在橡皮条一端的小圆环上，与只用一个力F作用于小圆环上都能使小圆环伸长到同一点，也就是作用效果相同，则F为F1和F2的合力，用虚线把拉力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接，看所围成的形态是否为平行四边形。
三、试验器材
方木板、白纸、弹簧测力计(两个)、橡皮条、轻质小圆环、三角板、刻度尺、图钉(若干)，铅笔。
四、试验步骤
1．用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。
2．用图钉把橡皮条的一端固定在G点，橡皮条的另一端挂上小圆环，橡皮条的原长为GE，如图甲所示。
3．用两个弹簧测力计分别勾住小圆环，用手通过两个弹簧测力计共同互成角度地拉动小圆环至某点O，橡皮条伸长的长度为EO。记录两弹簧测力计的读数F1、F2，用铅笔描下O点的位置及此时两弹簧测力计拉力F1、F2的方向，如图乙所示。
4．撤去F1、F2，改用一个力F单独拉住小圆环，仍使它处于O点，橡皮条伸长的长度仍为EO，记录此时弹簧测力计的读数F和F的方向，如图丙所示。
5．变更两个力F1和F2的大小和夹角，再重复上述试验两次。
五、数据处理
1．用铅笔和刻度尺在O点按选定的标度。画出F、F1和F2三个力的图示，如图所示。
2．比较F是否是以F1和F2为邻边所作的平行四边形的对角线。
3．对其他两次试验也做上述处理。
六、误差分析
1．试验中，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引起系统误差。
2．两次测量拉力时，小圆环的位置不行能做到完全拉到同一点会造成偶然误差。
3．两个力F1和F2的夹角太小或太大，F、F1和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。
七、留意事项
1．弹簧测力计运用前要检查指针是否指在零刻度线上，否则应校正零位(无法校正的要记录下零误差)。还需用钩码检查弹簧测力计是否存在示值误差，若存在，应加以校正。
2．被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一样，拉动小圆环时弹簧不行与外壳相碰或摩擦。
3．在同一次试验中，使小圆环的位置O肯定要相同。
4．在详细试验时，两分力F1和F2间的夹角不宜过大，也不宜过小，以60°～120°之间为宜。
5．读数时应正视、平视刻度。
6．运用弹簧测力计测力时，读数应适当大些，但不能超出它的测量范围。
试验原理与操作
[例题1]某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的试验状况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳。图乙是在白纸上依据试验结果画出的图。
(1)假如没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向肯定沿AO方向的是________。
(2)本试验采纳的科学方法是________。
A．志向试验法 B．等效替代法
C．限制变量法 D．建立物理模型法
(3)试验时，主要的步骤是：
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个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；
E．只用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，登记细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示；
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_____________________________________。
[解析](1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力肯定沿AO方向；而两个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力，依据平行四边形定则作出两弹簧测力计拉力的合力，由于误差的存在，不肯定沿AO方向，故肯定沿AO方向的是F′。
(2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们的作用效果可以等效替代，故B正确。
(3)①依据“验证力的平行四边形定则”试验的操作规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是C、E。
②在C中未登记两条细绳的方向，E中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置O。
[答案](1)F′(2)B(3)①CE②C中应加上“登记两条细绳的方向”E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”
数据处理与分析
[例题2]在“探究两个互成角度的力的合成规律”的试验中