实验：探究两个互成角度的力的合成规律—人教版新教材 高中物理必修第一册课件

类型二 数据的收集与分析
1．分力数据的收集：两个弹簧测力计互成角度，拉力 F1 大小和 方向、F2 大小和方向．
2．合力数据的收集：一个弹簧测力计，拉力 F 的大小和方向． 3．实验结论：两个互成角度的力的合成遵循平行四边形定则．
【典例示范】 例 2 完成以下“验证力的平行四边形定则”实验的几个主要步 骤：
பைடு நூலகம்
训练 1 “探究求合力的方法”的实验情况如图甲所示，其中 A 为固定橡皮筋的图钉，O 为橡皮筋与细绳的结点，OB 和 OC 为细绳， 图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示．
(1)某次实验中，拉 OC 细绳的弹簧秤指针位置如甲图所示，其读 数为___2_.6_0___N；乙图中的 F 与 F′两力中，方向一定沿 AO 方向的是 ___F_′____．
2．进行实验 (1)分力的测量：用两个弹簧测力计互成角度的拉力为分力 F1 大小 和方向、分力 F2 大小和方向． (2)合力的测量：用一个弹簧测力计拉力为合力 F 大小和方向．
3．数据处理 画出 F1、F2 和 F 的图示，用虚线把拉力 F 的箭头分别与 F1、F2 的箭头连接，观察所围成的形状像不像一个平行四边形.
课堂互动·合作探究 类型一 实验过程
1．装置安装：在方木板上用图钉固定一张白纸，如图甲，轻质小 圆环挂在橡皮条的一端，在小圆环上系上两个细绳套，另一端固定， 橡皮条的原长为 GE.
2．两个弹簧测力计的使用：如图乙，用手通过两个弹簧测力计互 成角度地共同拉动小圆环，处于 O 点，橡皮条伸长的长度为 OE.用铅 笔描下 O 点位置、细绳套的方向，并记录两弹簧测力计的读数．
(1)如图甲，用两个弹簧测力计分别钩住细绳，互成角度地拉橡皮 条，使橡皮条伸长，记下结点 O 的位置，两弹簧测力计的读数 F1、F2 以及两细绳的方向．
(2) 如 图 乙 ， 用 一 个 弹 簧 测 力 计 钩 住 细 绳 把 橡 皮 条 的 结 点 拉 到 ________，记下细绳的方向(如图丙中的 c)，读得弹簧测力计的示数 F ＝________.
实验：探究两个互成角度的力的合成规律
基础导学·研读教材 1.实验思路 (1)实验的基本思想——等效替代法． (2)实验思路 ①记录分力：通过两个弹簧测力计互成角度地共同拉动小圆环处
于某一点，记录 F1、F2. ②记录合力：改用一个弹簧测力计单独拉住小圆环，仍使它处于
同一位置，记录 F. ③作图：用力的图示法画出拉力 F1、F2 和 F.
时，以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之
间的对角线就代表合力的大小和方向，这个规律叫做_平__行_四__边__形．定则
解析：(1)橡皮条对小圆环的拉力相同，即相同的作用效果．(2)图丁， 得到的启示是可能构成平行四边形．(3)表示这两个力的有向线段为邻边 作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，这个 规律叫做平行四边形定则．
(2)关于此实验，下列说法正确的是__C______． A．与橡皮筋连接的细绳必须等长 B．用两只弹簧秤拉橡皮筋时，应使两弹簧秤的拉力相等，以便 算出合力的大小
C．用两只弹簧秤拉橡皮筋时，结点位置必须与用一只弹簧秤拉 时结点的位置重合
D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要短一些
解析：(1)由图可知，甲图所示弹簧秤的最小分度为 0.1 N，则读数为 2.60 N；F 是通过作图的方法得到合力的理论值，而 F′是通过一个弹簧 秤沿 AO 方向拉橡皮条，使橡皮条伸长到 O 点，使得一个弹簧秤的拉力与 两个弹簧秤的拉力效果相同，测量出的合力．故方向一定沿 AO 方向的是 F′，由于误差的存在，F 和 F′方向并不重合．
③撤去 F1、F2，改用一个力 F 单独拉住小圆环，仍使其位于 O 点， 如图丙．记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向．
同学们发现，力 F 单独作用，与 F1、F2 共同作用的效果是一样的， 都使小圆环保持静止，由于两次橡皮条伸长的长度相同，
即_橡__皮__条_对 __小__圆__环__的__拉__力__相__同____，所以 F 等于 F1、F2 的合力．
5．重复实验：用作图工具进行实验，并改变拉力 F1 和 F2 的大小 和方向，重做实验，检验所围成的图形是不是平行四边形．
【典例示范】 例 1 以下是某实验小组“探究两个互成角度的力的合成规律” 的过程． (1)首先进行如下操作： ①如图甲，轻质小圆环挂在橡皮条的一端，另一端固定，橡皮条 的长度为 GE； ②如图乙，用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环．小圆环在 拉力 F1、F2 的共同作用下，位于 O 点，橡皮条伸长的长度为 EO；用 铅笔描下 O 点位置、细绳套的方向，并记录两弹簧测力计的读数；
(2)然后实验小组探究了合力 F 与分力 F1、F2 的关系： ①由纸上 O 点出发，用力的图示法画出拉力 F1、F2 和 F(三个力 的方向沿各自拉线的方向，三个力大小由弹簧测力计读出)； ②用虚线将拉力 F 的箭头端分别与 F1、F2 的箭头端连接，如图丁， 得到的启示是可__能__构__成__平；行四边形 ③多次改变拉力 F1、F2 的大小和方向，重做上述实验，通过画各 力的图示，进一步检验所围成的图形．实验小组发现：在两个力合成
3．一个弹簧测力计的使用：如图丙，改用一个弹簧测力计单独拉 住小圆环，仍使它处于 O 点，记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向．
4．观察图形：如图丁，由纸上 O 点出发，用力的图示法画出拉 力 F1、F2 和 F.用虚线把拉力 F 的箭头分别与 F1、F2 的箭头连接，能 看到所围成的形状像是一个平行四边形．
(2)与橡皮筋连接的细绳是为了确定细绳拉力的方向，两绳的长度不 一定相等，故 A 错误；用两只弹簧秤拉橡皮筋时，只要使两弹簧秤拉力 的合力与一只弹簧秤拉力的效果相同就行，两弹簧秤的拉力不需要相等，
故 B 错误；为了保证效果相同，两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉至 同一位置，故 C 正确；标记同一细绳方向的两点要长一些，这样引起的 拉力方向的误差会小些，故 D 错误．