研究共点力的合成实验专题

研究共点力的合成实验专题 研究共点力的合成实验 【实验原理】等效替代 【实验器材】两个弹簧秤、带绳套的橡皮筋、图板、图钉 、白纸、刻度尺、量角器（三角板） 【实验步骤】 1. 用两个弹簧秤互成角度地拉绳套， 的位置，记下结点的位

置 0, 弹簧秤示数Fi和F2。 2. 用一个弹簧秤将橡皮筋拉伸， 出绳套方向，记录弹簧秤示

数

使橡皮筋伸长到一定 画出两绳套的方向，记录两

使结点仍拉到位置0,画 F 3•用相同标度作出Fi、F2与合力F'以Fi和F2为邻边 作出平行四边形，得到其对角线F '看

F '和F是否完全重 合。

【实验结论】 通过实验得出，如果用表示两个共点力 Fi和F2的线段为邻边做平行四边形， 就可以用Fi、F2所夹的对角线表示。在误差范围内，分力的合成符合平行四边形定则。 【要记录的数据：】 ① 结点伸长到的位置。 ② 合力和两个分力的大小 ③ 合力和两个分力的方向

那么合力F的大小和方向

弹簧秤示数。 -描点记录细绳方向。

用相同标度作出两个分力与合力 较F '和F。 注意事项：

F，用平行四边形定则作出两个分力的合力 F '用标度量出F'大小，再比

1）弹簧秤事先要调零；水平放时调零；使用时不能超过弹性限度。

2）利用弹簧秤拉橡皮绳时须贴近且平行木板，与细线平行；细绳套应适当长些，便于确定力的方向,

3）拉力应适当大些（误差读数误差可减小）；两个力之间的夹角不能太大，在两个力大小一定时，夹角越大, 合力

越小，弹簧形变越小，相对误差越大。

4） 2次拉，拉到同一结点处（效果相同）；

5）沿细绳确定拉力方向时，所选的二个定位点应相距远一点;

6）图示F , Fi、F2时必须用同一标度，且线段应取长些; 精品文库 欢迎下载 2 7)分析力的大小、方向变化时，一般采用作图法。

题型一：实验步骤和注意事项 例1.(松江一模)“研究共点力的合成”的实验情况如图甲所示，其中 为固定橡皮筋的图钉，0为橡皮筋与细绳的结点，0B和0C为细绳，图乙 是在白纸上根据实验结果画出的图示。 (1 )图乙中的F与F'两力中，方向一定沿 A0方向的是 (2) (单选题)本实验采用的科学方法是( )

例2.(青浦区一模)在做“互成角度的两个力的合成”的实验中，下列叙述中正确的是 0B和0C为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示。主要步骤是:

(A) 在桌面上放一块方木板，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

固定在木板上的 A点，在橡皮条 (C)用两个弹簧秤分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使

橡皮条伸长，结点到达某一位置 0记下0点的位置和两个弹 簧秤的示数; (D)按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧秤的拉力 Fi和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力

F;

(巳只用一只弹簧秤，通过弹簧秤拉橡皮条使其伸长，读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按相同标度 作出这个力F'的图

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) (多选题)实验中可减小误差的措施有( 两个分力Fi、F2的大小要尽量大些 两个分力Fi、F2间夹角应越大越好 拉橡皮筋时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行 A0间距离要适当，将橡皮筋拉至结点 0时，拉力要适当大些

A. B. C

. D.

注意理论值和实际值的比较，理论值是根据平行四边形定则画出，等效替代思想，误差分析见前面。 (1) F',( 2) B ,( 3) A C D

A. 两弹簧秤的拉力可以比橡皮条的拉力大;

B. 若橡皮条的拉力是合力，则两弹簧秤的拉力是分力;

C. 两次拉橡皮条时，需将橡皮条拉到同一位置，这样做的目的是保证两次弹簧秤拉的效果相同;

D. 若只增大某一弹簧秤的拉力大小，而又要保证橡皮条结点的位置不变，只需调整另一弹簧秤拉力的大小

即可。 分力可能大于合力, 万向。AC 但分力与合力是相对于相同的受力物体而言，保证合力不变，要同时改变力的大小和

例3.(普陀二模) “研究共点力的合成”的实验情况如图甲所示，其中

A为固定橡皮筋的图钉， 0为橡皮

的另一端栓上两条细绳，细绳的另一端系着绳套; 筋与细绳的结点,

O 精品文库

欢迎下载 3 示;精品文库

欢迎下载 4 (F)比较F'和F,看它们是不是相同，得出结论;

上述步骤中：(1)有重要遗漏的步骤是 (填序号)；(2)相应的遗漏内容分别是

(3)图乙中的F与F'两力中，方向一定沿 A0方向的是

实验步骤可看知识点，理论值和实际值差别。 (1) C E F (2) 记下两个弹簧秤的细绳方向；结点到达 0位置；改变两个力的夹角，再做一组(或几组) 。

⑶F /

例4.(黄浦、嘉定二模)(多选)在“研究共点力的合成”实验中，需要将橡皮筋的一端固定在 个弹簧秤(量程均为 5N)通过细绳互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋的另一端伸长到 程，下列操作正确或设计能实现的是( ) (A) (B) (C) (D)

实验前，先将所用的弹簧秤竖直提起，挂钩上无任何重物，检查读数是否为零 将结点拉到位置 0时，拉力Fi、F2要适当大些 拉橡皮筋时，橡皮筋、细绳和弹簧秤应贴近且平行于木板 可以通过操作使两个弹簧秤的读数均为 4N,且两弹簧秤拉力的方向相互垂直，然

后再用其中一个弹簧秤来测量出它们的合力，与用作图法求出的合力进行比较。 注意弹簧秤的调零不是这样做的，两个力均为 4N且相互垂直时，合力超过 5No BC

题型二：实验误差分析和数据处理 例5.(杨浦一模)在做“研究共点力的合成”实验时， (1)(多选题)下面措施中有利于提高实验精确度的是 橡皮条弹性要好，拉到 0点时，拉力要适当大些. 两个分力Fi和F2间的夹角要尽量大些. 拉橡皮条时，橡皮条细绳和弹簧秤应贴近且平行纸面. 套橡皮条的绳套要细些且稍长为好.

(A) (B) (2)实验结果是否会有误差？若有，造成误差的主要原因是什么？ 夹角大会增大相对误差。 (1) ( ACD )(得4分)，(2)记录力的大小、方向和作图时等有误差(得 2分)

A点，用两

0点。关于这一实验过

A 0 h

\

例6.(上海调研)某同学在做验证互成角度的两个力合成的平行上边形定则实验时，把橡皮条的一端用图 钉固定于P点，同时用两个弹簧秤将橡皮条的另一端拉到位置 Q这时两弹簧秤的示数分别为 FA= 3.5N、FB

=4. ON,其位置记录如图甲所示。倘若橡皮条的活动端仅用一个弹簧秤拉着，也把它拉到 0点位置，弹簧

秤的示数为Fc= 6. 0 N，其位置如 C。 (1 )用1 cm表示1N,在图乙 中作出力FA、FB和Fc的图示。 (2) 根据平行四边形定则在图 乙中作出FA和FB的合力F, F 的大小为 No

(3) 实验的结果是否能验证平 行四边形定则： ____________ (选 填“能”或“不能”

图乙 图甲 精品文库 欢迎下载 5 课堂练习 1. 在“验证力的平行四边形法则”的实验中，如右图所示是甲、乙两

位同学在做本实验时得到的结果，其中F是用作图法得到的合力, 通过实验测得的合力，则哪个实验结果是符合实验事实的 ？ （ 选填“甲”或“乙”） 青浦一模第26题甲

根据平行四边形定则作图，确定标度可量出大小。 （1）图略（4分），（2）图略（1分），5.9〜6.3N （1分）（3 ）能（1分）

例6.（虹口一模）在“验证力的平行四边形定则”的实验中。 （1）（多选题）.下列哪些方法可以减小实验误差 （ ） 两个分力F1、F2间的夹角要尽量大一些 两个分力F1、F2的大小要尽量大一些 拉橡皮条的细绳要稍长一些

(A) (B) (C) (D) 度 （2）如果共点力 F1、F2的大小均不变，分力 F1固定，分力F2顺时 针转动180。的过程中，F1和F2的合力大小随着它们的夹角 0变化 的关系如图所

示。如果 F2继续转动180°,回到原来位置，试在图 中画出F1和F2的合力大小随着它们的夹角 0变化的关系。 误差分析见前面，注意合力和分力以及夹角之间的关系， 对称图形。 （1） BCD（3 分）； （2） 如右图（3分，若图线不对称，不能给分）。

例8.（崇明一模）“研究共点力的合成”的实验情况如图甲所示，其中 A为固定橡皮筋的图钉， 0为橡皮筋

与细绳的结点位置，0B和0C为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示。 （1 ）图乙中的F与F'两力中，方向一定沿 A0方向的是

（2）关于此实验，下列情况正确的是

A. 两弹簧秤的拉力一定比橡皮筋的拉力大

B. 橡皮筋的拉力是合力，两个弹簧秤的拉力是分力

C. 如果将两个绳套换成两根橡皮筋，那么实验结果将不同

D. 两次拉橡皮筋结点拉到同一位置 0的目的是确保两次弹簧秤

拉力的效果相同 注意绳套换成橡皮筋效果一样，都只是起到传递力的作用，不 改变力的方向，通过橡皮筋一样可以确定。 (1) F'

(2 分)， (2)( D ) ( 3 分)

F/是

O A

F 1