(要點(diǎn)歸納+夯實(shí)基礎(chǔ)練)-第五節(jié)-實(shí)驗(yàn)：探究力的合成規(guī)律

第五節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究力的合成規(guī)律【要點(diǎn)歸納】1．實(shí)驗(yàn)原理：使某個(gè)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(zhǎng)到同一點(diǎn)，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(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否大小相等、方向相同．2．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1)驗(yàn)證互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力合成時(shí)的平行四邊形定則；(2)通過驗(yàn)證力的平行四邊形定則，培養(yǎng)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并得出結(jié)論的能力．3．實(shí)驗(yàn)器材方木板一塊，白紙，彈簧秤兩個(gè)，橡皮條，細(xì)繩和細(xì)繩套各兩個(gè)，三角板，刻度尺，圖釘幾個(gè)，鉛筆．4．實(shí)驗(yàn)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(xì)線，用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)成某一角度地通過細(xì)繩套把橡皮筋拉到某一點(diǎn)O.用鉛筆記下O點(diǎn)的位置、兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1、F2和兩條細(xì)繩的方向．如圖甲所示．(3)用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)將同一條橡條筋拉到O點(diǎn)，記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F和細(xì)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(duì)角線(如圖丙所示)．(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：F的圖示和對(duì)角線在誤差范圍內(nèi)重合．則力F對(duì)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(gè)力F1和F2，可以根據(jù)F1和F2做平行四邊形，對(duì)角線F′就為合力．5．注意事項(xiàng)：(1)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)時(shí)彈簧不可與外殼相碰或摩擦．(2)在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長(zhǎng)時(shí)結(jié)點(diǎn)O的位置一定要相同．(3)細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些，便于確定力的方向．不要直接沿細(xì)繩套的方向畫直線，應(yīng)在細(xì)繩套末端用鉛筆畫一個(gè)點(diǎn)，取掉細(xì)繩套后，再將所標(biāo)點(diǎn)與O點(diǎn)連一直線確定力的方向．(4)在同一次實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)時(shí)，兩分力間夾角不宜過大，也不宜過小，以60°～100°之間為宜．6．實(shí)驗(yàn)誤差分析本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來源除彈簧測(cè)力計(jì)本身的誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差，因此讀數(shù)時(shí)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(gè)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(shí)驗(yàn)中不要把θ取得太大，同時(shí)夾角也不能太?。竞粚?shí)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(diǎn)力的合成”的實(shí)驗(yàn)中對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有益的是()A．兩細(xì)繩應(yīng)盡量等長(zhǎng)B．用兩根橡皮條代替兩根細(xì)繩套C．標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些D．兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)同時(shí)拉時(shí)，兩測(cè)力計(jì)的拉力相差應(yīng)大些【解析】A．兩細(xì)繩沒有必要等長(zhǎng)。故A錯(cuò)誤；B．用兩根橡皮條代替兩根細(xì)繩套，不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響，二者效果是一樣的。故B錯(cuò)誤；C．標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)遠(yuǎn)些，可以減小測(cè)量誤差。故C正確；D．兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)同時(shí)拉時(shí)，兩測(cè)力計(jì)的拉力相差應(yīng)大些，勢(shì)必會(huì)造成一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)較小，不利于減小測(cè)量力大小的相對(duì)誤差。故D錯(cuò)誤。故選C?！敬鸢浮緾2．(2022?黑龍江省哈六中五模)“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲，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(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【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(gè)分力合力的理論值，F(xiàn)′是兩個(gè)分力合力的實(shí)驗(yàn)值，則方向一定沿AO方向的是F′。(2)[2]本實(shí)驗(yàn)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(diǎn)力的合成”實(shí)驗(yàn)中，下列操作能有效減小實(shí)驗(yàn)誤差的是()A．讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)刻度B．標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要近一些C．橡皮筋與繩套相連的兩根細(xì)繩必須等長(zhǎng)D．用兩彈簧測(cè)力計(jì)同時(shí)拉橡皮筋時(shí)兩彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)之差應(yīng)盡可能大一些【解析】A．讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)刻度，使讀數(shù)更準(zhǔn)確，減少實(shí)驗(yàn)誤差，A正確；B．標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)一些，才能使方向標(biāo)記的更準(zhǔn)確，B錯(cuò)誤；C．橡皮筋與繩套相連的兩根細(xì)繩是記錄拉力方向的，因此不必等長(zhǎng)，C錯(cuò)誤；D．用兩彈簧測(cè)力計(jì)同時(shí)拉橡皮筋時(shí)兩彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)之差過大，可能使其中一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)過小，增大相對(duì)誤差，D錯(cuò)誤。故選A?！敬鸢浮緼4．(2022?河北省唐山高三(下)一模)“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)如圖甲所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細(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)果畫出的力的圖示。(1)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(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(shí)驗(yàn)下列說法正確的是___________。A．拉橡皮條的細(xì)繩短一些，實(shí)驗(yàn)效果較好B．拉橡皮條時(shí)，彈簧秤、橡皮條、細(xì)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(diǎn)到達(dá)某一位置O時(shí)，拉力和的夾角越大越好D．在同一實(shí)驗(yàn)中O點(diǎn)位置不能變【解析】(1)[1]本實(shí)驗(yàn)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(duì)角線上，而F′是通過一個(gè)彈簧秤沿AO方向拉橡皮條，使橡皮條伸長(zhǎng)到O點(diǎn)，其方向一定沿AO方向。(3)[3]A．在實(shí)驗(yàn)中要減小拉力方向的誤差，應(yīng)讓標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)盡量遠(yuǎn)些，故細(xì)繩應(yīng)該長(zhǎng)一些，故A錯(cuò)誤；B．作圖時(shí)，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(shí)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(gè)拉力的夾角過大，合力會(huì)過小，取理論值時(shí)相對(duì)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(diǎn)位置不能變，故C錯(cuò)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(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)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(shí)驗(yàn)。在保持彈簧伸長(zhǎng)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?！敬鸢浮竣?.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(gè)同學(xué)做驗(yàn)證力的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)器材為：方木板、白紙、大頭針一盒、橡皮筋一盒、刻度尺、鉛筆。實(shí)驗(yàn)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(cè)量三根橡皮筋原長(zhǎng)時(shí)的長(zhǎng)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(cè)量橡皮筋長(zhǎng)度OA、OB、OC，計(jì)算并記錄每根橡皮筋長(zhǎng)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(duì)角線，并用刻度尺測(cè)量對(duì)角線長(zhǎng)度，比較對(duì)角線長(zhǎng)度、方向與沿OA方向的橡皮筋的長(zhǎng)度變化量、方向的關(guān)系。(1)D步驟中應(yīng)填寫__________________；(2)以上實(shí)驗(yàn)步驟中有一處存在疏漏，請(qǐng)指出來并改正：__________________；(3)下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)的說法不正確的是__________。A．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將任意兩根橡皮筋一端套在一起對(duì)拉，選擇伸長(zhǎng)量相同的橡皮筋做實(shí)驗(yàn)B．應(yīng)調(diào)整大頭針A、B、C位置多次實(shí)驗(yàn)，使三根橡皮筋的結(jié)點(diǎn)O位置保持不變C．實(shí)驗(yàn)中用橡皮筋長(zhǎng)度的變化量表示彈力大小D．實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)度變化量成正比。(2)[2]橡皮筋結(jié)點(diǎn)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