(要點歸納+夯實基礎(chǔ)練)-第五節(jié)-實驗：探究力的合成規(guī)律

第五節(jié)實驗：探究力的合成規(guī)律【要點歸納】1．實驗原理：使某個力F′的作用效果以及F1與F2的共同作用效果都是使橡皮條伸長到同一點，所以F′為F1和F2的合力，作出F′的圖示，再根據(jù)平行四邊形定則作出F1和F2的合力F的圖示，比較F、F′，分析在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否大小相等、方向相同．2．實驗?zāi)康模?1)驗證互成角度的兩個共點力合成時的平行四邊形定則；(2)通過驗證力的平行四邊形定則，培養(yǎng)用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)并得出結(jié)論的能力．3．實驗器材方木板一塊，白紙，彈簧秤兩個，橡皮條，細繩和細繩套各兩個，三角板，刻度尺，圖釘幾個，鉛筆．4．實驗步驟(1)用圖釘把白紙固定于方木板上，把橡皮筋的一端固定．(2)在橡皮筋的另一端系上細線，用兩個彈簧測力計成某一角度地通過細繩套把橡皮筋拉到某一點O.用鉛筆記下O點的位置、兩彈簧測力計的讀數(shù)F1、F2和兩條細繩的方向．如圖甲所示．(3)用一個彈簧測力計將同一條橡條筋拉到O點，記下彈簧測力計的讀數(shù)F和細繩的方向．如圖乙所示．(4)選定標(biāo)度，作出力F1、F2和F的圖示．(5)以F1、F2為鄰邊作平行四邊形，并作出對角線(如圖丙所示)．(5)實驗結(jié)論：F的圖示和對角線在誤差范圍內(nèi)重合．則力F對橡皮筋作用的效果與F1和F2共同作用的效果相同，所以力F就是F1和F2的合力．若已知兩個力F1和F2，可以根據(jù)F1和F2做平行四邊形，對角線F′就為合力．5．注意事項：(1)被測力的方向應(yīng)與彈簧測力計軸線方向一致，拉動時彈簧不可與外殼相碰或摩擦．(2)在同一次實驗中，使橡皮條拉長時結(jié)點O的位置一定要相同．(3)細繩套應(yīng)適當(dāng)長一些，便于確定力的方向．不要直接沿細繩套的方向畫直線，應(yīng)在細繩套末端用鉛筆畫一個點，取掉細繩套后，再將所標(biāo)點與O點連一直線確定力的方向．(4)在同一次實驗中，畫力的圖示所用的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選取標(biāo)度，使所作力的圖示稍大些．(5)在具體實驗時，兩分力間夾角不宜過大，也不宜過小，以60°～100°之間為宜．6．實驗誤差分析本實驗誤差的主要來源除彈簧測力計本身的誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差，因此讀數(shù)時眼睛一定要正視刻度，要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄．兩個分力F1、F2間夾角θ越大，用平行四邊形定則作圖得出的合力F的誤差ΔF也越大，所以實驗中不要把θ取得太大，同時夾角也不能太小．【夯實基礎(chǔ)練】1．(2022?上海師范大學(xué)附屬中學(xué)高三(下)第二次月考)在“研究共點力的合成”的實驗中對減小實驗誤差有益的是()A．兩細繩應(yīng)盡量等長B．用兩根橡皮條代替兩根細繩套C．標(biāo)記同一細繩方向的兩點要遠些D．兩個彈簧測力計同時拉時，兩測力計的拉力相差應(yīng)大些【解析】A．兩細繩沒有必要等長。故A錯誤；B．用兩根橡皮條代替兩根細繩套，不會對實驗產(chǎn)生影響，二者效果是一樣的。故B錯誤；C．標(biāo)記同一細繩方向的兩點遠些，可以減小測量誤差。故C正確；D．兩個彈簧測力計同時拉時，兩測力計的拉力相差應(yīng)大些，勢必會造成一個彈簧測力計的示數(shù)較小，不利于減小測量力大小的相對誤差。故D錯誤。故選C?！敬鸢浮緾2．(2022?黑龍江省哈六中五模)“驗證力的平行四邊形定則”的實驗情況如圖甲，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細繩的結(jié)點，OB和OC為細繩，圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的力的示意圖。(1)如果沒有操作失誤，圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AO方向的是___。(2)本實驗采用的科學(xué)方法是___。A．理想實驗法B．等效替代法C．控制變量法D.建立物理模型法【解析】(1)[1]如果沒有操作失誤，圖乙中的F與F′兩力中，F(xiàn)是兩個分力合力的理論值，F(xiàn)′是兩個分力合力的實驗值，則方向一定沿AO方向的是F′。(2)[2]本實驗采用的科學(xué)方法是等效替代法，故選B?！敬鸢浮竣貴′②B3．(2022?上海市楊浦區(qū)高三(上)一模)在“研究共點力的合成”實驗中，下列操作能有效減小實驗誤差的是()A．讀數(shù)時視線要正對彈簧測力計刻度B．標(biāo)記同一細繩方向的兩點要近一些C．橡皮筋與繩套相連的兩根細繩必須等長D．用兩彈簧測力計同時拉橡皮筋時兩彈簧測力計示數(shù)之差應(yīng)盡可能大一些【解析】A．讀數(shù)時視線要正對彈簧測力計刻度，使讀數(shù)更準(zhǔn)確，減少實驗誤差，A正確；B．標(biāo)記同一細繩方向的兩點要遠一些，才能使方向標(biāo)記的更準(zhǔn)確，B錯誤；C．橡皮筋與繩套相連的兩根細繩是記錄拉力方向的，因此不必等長，C錯誤；D．用兩彈簧測力計同時拉橡皮筋時兩彈簧測力計示數(shù)之差過大，可能使其中一個彈簧測力計讀數(shù)過小，增大相對誤差，D錯誤。故選A。【答案】A4．(2022?河北省唐山高三(下)一模)“驗證力的平行四邊形定則”的實驗如圖甲所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細繩的結(jié)點，OB和OC為細繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的力的圖示。(1)本實驗采用的科學(xué)方法是___________；A．理想實驗法

B．等效替代法

C．控制變量法(2)圖乙中的F與兩力中，方向一定沿AO方向的是___________；(3)關(guān)于實驗下列說法正確的是___________。A．拉橡皮條的細繩短一些，實驗效果較好B．拉橡皮條時，彈簧秤、橡皮條、細繩應(yīng)貼近木板且與木板平面平行C．橡皮條彈性要好，拉結(jié)點到達某一位置O時，拉力和的夾角越大越好D．在同一實驗中O點位置不能變【解析】(1)[1]本實驗用一根彈簧的拉力代替兩根彈簧的拉力作用效果，采用等效替代法。故選B。(2)[2]F是通過作圖的方法得到合力的理論值，在平行四邊形的對角線上，而F′是通過一個彈簧秤沿AO方向拉橡皮條，使橡皮條伸長到O點，其方向一定沿AO方向。(3)[3]A．在實驗中要減小拉力方向的誤差，應(yīng)讓標(biāo)記同一細繩方向的兩點盡量遠些，故細繩應(yīng)該長一些，故A錯誤；B．作圖時，我們是在白紙中作圖，做出的是水平力的圖示，若拉力傾斜，則作出圖的方向與實際力的方向有較大差別，故應(yīng)使各力盡量與木板平面平行，故B正確；CD．兩個拉力的夾角過大，合力會過小，取理論值時相對誤差變大，故應(yīng)使夾角合適即可，但要保證力的作用效果即O點位置不能變，故C錯誤，D正確。故選BD?！敬鸢浮緽

F′

BD##DB5．(2022?西北工業(yè)大學(xué)附屬中學(xué)高三(上)第四次適應(yīng)性訓(xùn)練)某同學(xué)在“探究彈簧和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，測得圖中彈簧OC的勁度系數(shù)為1000N/m。如圖所示，用彈簧OC和彈簧秤a、b做“探究求合力的方法”實驗。在保持彈簧伸長1.00cm不變的條件下：(1)彈簧秤a、b間夾角為90°，彈簧秤a的讀數(shù)是_______N(圖乙中所示)，則彈簧秤b的讀數(shù)可能為_______N。(第二空保留2位小數(shù))(2)若彈簧秤a、b間夾角大于90°，保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變，減小彈簧秤b與彈簧OC的夾角，則彈簧秤b的讀數(shù)_______(填“變大”、“變小”或“不變”)?！窘馕觥?1)[1]彈簧秤a的分度值為0.1N，需要估讀到0.01N，所以讀數(shù)為8.00N。[2]根據(jù)胡克定律可知彈簧的彈力大小為，根據(jù)平行四邊形定則可得彈簧秤b拉力大小的理論值為，所以彈簧秤b的讀數(shù)可能為6.00N。(2)[3]如圖所示，保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變，減小彈簧秤b與彈簧OC的夾角，可知彈簧秤b的讀數(shù)變大。【答案】①8.00②6.00③變大6．(2022?湖南師范大學(xué)附屬中學(xué)第四次月考)一個同學(xué)做驗證力的平行四邊形定則的實驗器材為：方木板、白紙、大頭針一盒、橡皮筋一盒、刻度尺、鉛筆。實驗步驟如下：A．用幾枚大頭針將白紙固定在方木板上；B．挑選三根相同的橡皮筋，將其中一端連接在一起，用刻度尺分別測量三根橡皮筋原長時的長度；C．在白紙上適當(dāng)距離固定三枚大頭針A、B、C，將三根橡皮筋另一端分別套在A、B、C上，如圖所示，用刻度尺分別測量橡皮筋長度OA、OB、OC，計算并記錄每根橡皮筋長度的變化量；D．去掉橡皮筋，選取適當(dāng)標(biāo)度，在白紙上根據(jù)OA、OB、OC的方向和作出三力的圖示，然后以沿OB、OC方向的力為鄰邊作平行四邊形，作出對角線，并用刻度尺測量對角線長度，比較對角線長度、方向與沿OA方向的橡皮筋的長度變化量、方向的關(guān)系。(1)D步驟中應(yīng)填寫__________________；(2)以上實驗步驟中有一處存在疏漏，請指出來并改正：__________________；(3)下列有關(guān)實驗的說法不正確的是__________。A．實驗前應(yīng)將任意兩根橡皮筋一端套在一起對拉，選擇伸長量相同的橡皮筋做實驗B．應(yīng)調(diào)整大頭針A、B、C位置多次實驗，使三根橡皮筋的結(jié)點O位置保持不變C．實驗中用橡皮筋長度的變化量表示彈力大小D．實驗中應(yīng)使橡皮筋與白紙平行【解析】(1)[1]三根橡皮筋勁度系數(shù)相同，彈力大小與長度變化量成正比。(2)[2]橡皮筋結(jié)點位置O與三枚大頭針的連線可確定橡皮筋拉力的方向。(3)[3]AC．根據(jù)胡克定律，三根橡皮筋