实验 探究两个互成角度力的合成规律

三、实验器材
木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计两个、三角板、刻度 尺、铅笔。
四、实验步骤
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A点,橡皮条的另一端拴上两个细绳套。
基础过关 栏目索引
3.用两只弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条与细绳 的结点伸长到某一位置O,如图所示,记录两弹簧测力计的读数,用铅笔描下O 点的位置及此时两细绳套的方向。
N;
同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 N,请在图丙中画出F合=
N。(保留两位有效数字)
丙
答案 (1)如图所示 55(±2内均可)
考点突破 栏目索引
(2)2.10 如图所示
考点突破 栏目索引
(3)3.4(±0.2内均可) (4)甲 (5)①FC读数比真实值偏小;②确定力的方向不准确、作图不精确
。
考点突破 栏目索引
答案 (1)AC (2)如解析图所示 定滑轮有摩擦、木板未竖直放置等(回答 出一项合理答案即可)
考点突破 栏目索引
解析 (1)实验开始前,需要调节木板使其位于竖直平面内,以保证钩码重力 等于细绳中的拉力,选项A正确;该装置每次实验不需要保证结点O位于同一 位置,选项B错误;实验时需要记录钩码数量、两力传感器的示数和三细绳的 方向,选项C正确;悬挂于O点钩码的总重力可以根据钩码的质量得出,不需要 力传感器测量,选项D错误。 (2)利用平行四边形定则作出F1和F2的合力F。该合力方向不完全在竖直方向 的可能原因是定滑轮有摩擦、木板未竖直放置等。
考点突破 栏目索引
(2)用两个校零后的弹簧测力计测量同一个物体发现示数相等,用这两个弹簧 测力计进行实验,拉力和示数之比相等,对实验结果没有影响;若两个弹簧测 力计测量前都没有校零,且没有拉力时弹簧测力计的示数都是0.3 N,则用此 弹簧测力计测量时,弹力的大小应等于示数减去0.3 N,根据示数作平行四边 形时,误差较大,对实验结果有影响。
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)F' (2)B (3)①C E ②记下两条细绳的方向 把橡皮条的结点拉到同一位置O '
考点突破 栏目索引
变式1 (2019安徽六安一中综合训练)在“验证力的平行四边形定则”实验 中,需要将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上两根细绳套,如图甲 所示,实验中先用两个弹簧测力计分别钩住绳套,并互成角度地拉橡皮条,把 橡皮条的一端拉到O点,用铅笔描下O点位置和两个细绳套的方向,并记录弹 簧测力计的读数,然后只用一个弹簧测力计,通过细绳套再次把橡皮条的一端 拉到O点,记下弹簧测力计的读数F'和细绳套的方向,作出三个力的图示,如图 乙所示。
(2)甲同学在做这个实验的时候,两个弹簧测力计的量程都是0~10 N,他把弹
簧测力计校零之后,先测量一个质量为1 kg的物体的重力,发现弹簧测力计的
示数为8.2 N,换用另外一个弹簧测力计测量这个物体的重力,发现示数还是
8.2 N,测量重力的操作都是正确的,如果用这两个弹簧测力计进行实验,对实验
结果有影响吗?
(填“有”或“没有”)。乙同学实验后才发现忘记
对这两个弹簧测力计校零,他把两个弹簧测力计平放在实验台上,发现两个弹
考点突破 栏目索引
簧测力计的示数都是0.3 N,乙同学使用的弹簧测力计对实验结果有影响吗? (填“有”或“没有”)。
答案 (1)AB (2)没有 有
考点突破 栏目索引
解析 (1)拉橡皮条的细绳套适当长一些,方便画出力的方向,可以减小误差, 故A项正确;在用力拉弹簧测力计时,拉力应沿弹簧测力计的轴线方向,否则会 影响拉力大小,故B项正确;在同一次实验中,作力F1、F2的图示时,必须选取同 样的标度,而作力F'的图示时,也必须选取同样的标度,故C项错误;应该是以 F1、F2为邻边作出平行四边形,过O点作出平行四边形的对角线,该对角线表示 合力,比较合力和F'的关系,故D项错误。
(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O,此时拉力F的大
小可由测力计读出。测力计的示数如图(b)所示,F的大小为
N。
(2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋P端回到A点;现使用两个测力计同时拉橡皮筋,再
次将P端拉至O点。此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方
考点突破 栏目索引
考点突破 栏目索引
甲
乙
(1)关于实验,下列说法正确的是
。
A.实验开始前,需要调节木板使其位于竖直平面内
考点突破 栏目索引
B.每次实验都必须保证结点O位于同一位置 C.实验时需要记录钩码数量、两力传感器的示数和三细绳的方向 D.实验时还需要用一个力传感器单独测量悬挂于O点钩码的总重力 (2)根据某次实验得到的数据,该同学已经按照力的图示的要求画出了F1、F2, 请你作图得到F1、F2的合力F(只作图,不求大小),并写出该合力不完全竖直的 一种可能原因
图2
实验 器材 创新
实验 过程 创新
考点突破 栏目索引
1.电子秤代替弹簧测力计,可以直接读出力的大小 2.同一电子秤应用于(a)、(b)、(c)三个图中,可测得 三根细线中拉力的大小
1.探究拉伸过程对橡皮筋弹性的影响 2.橡皮筋上端固定,下端挂一重物,用水平力两次拉 动重物,对应不同的轨迹
考点突破 栏目索引
考点突破 栏目索引
(1)下列说法正确的是 ( ) A.实验中两个细绳套应适当长一些,可以减小实验误差 B.在用力拉弹簧测力计时,拉力应沿弹簧测力计的轴线方向
考点突破 栏目索引
C.在同一次实验中,作力F1、F2的图示时,必须选取同样的标度,而作力F'的图
示时,可以选取不同的标度
D.最后,连接F1、F2和F'三个力的末端,验证所得图形是不是平行四边形
基础过关 栏目索引
六、注意事项
1.同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是:将两只弹簧测力计调零后互 钩对拉,读数相同。 2.在同一次实验中,使橡皮条拉长时,结点的位置O一定要相同。 3.用两只弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时,夹角不宜太大也不 宜太小,在60°~100°为宜。 4.实验时弹簧测力计应与木板平行,读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度,在 合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下,拉力的数值尽量大些。
考点突破 栏目索引
变式3 如图所示,某实验小组同学利用DIS实验装置研究支架上力的分解。 A、B为两个相同的双向力传感器,该型号传感器在受到拉力时读数为正,受 到压力时读数为负。A连接质量不计的细绳,可沿固定的圆弧形板移动。B固 定不动,通过光滑铰链连接长0.3 m的杆。将细绳连接在杆右端O点构成支 架。保持杆在水平方向,按如下步骤操作:
基础过关 栏目索引
5.细绳套应适当长一些,便于确定力的方向。不要直接沿细绳套的方向画直 线,应在细绳套末端用铅笔画一个点,移开细绳套后,再将所标点与O点连接, 即可确定力的方向。 6.在同一次实验中,画力的图示所选定的标度要相同,并且要恰当选取标度,使 所作力的图示稍长一些。
七、误差分析
1.弹簧测力计本身的误差。 2.读数误差和作图误差。
栏目索引
实验 探究两个互成角度力的 合成规律
基础过关
基础过关
一、实验目的
1.验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则。 2.培养应用作图法处理实验数据和得出结论的能力。
二、实验原理
栏目索引
基础过关 栏目索引
互成角度的两个力F1、F2与另外一个力F'产生相同的效果,看F1、F2用平行四 边形定则求出的合力F与F'在实验误差允许范围内是否相等。
(2)本实验采用的科学方法是
。
A.理想实验法 B.等效替代法
C.控制变量法 D.建立物理模型法
(3)实验时,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木板上,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.用两只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,读出两只弹簧测力计的示数;
考点突破 栏目索引
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;
考点突破 栏目索引
考点二 实验数据处理和误差分析
例2 (2017课标Ⅲ,22,6分)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,
将画有坐标轴(横轴为x轴,纵轴为y轴,最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面
上,如图(a)所示。将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外),
另一端P位于y轴上的A点时,橡皮筋处于原长。
例3 (2019云南昆明教学质量检测)某学生实验小组设计了一个“验证力的 平行四边形定则”的实验,装置如图甲所示,在竖直放置的木板上部附近两 侧,固定两个力传感器,同一高度放置两个可以移动的定滑轮,两根细绳跨过 定滑轮分别与两力传感器连接,在两细绳连接的结点O下方悬挂钩码,力传感 器1、2的示数分别为F1、F2,调节两个定滑轮的位置可以改变两细绳间的夹 角。实验中使用若干相同的钩码,每个钩码质量均为100 g,取g=9.8 m/s2。
。
若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内,则该实
验验证了力的平行四边形定则。
答案 (1)4.0 (2)(ⅰ)F1、F2和F合如图所示