2022-2023年高考物理一轮复习 实验：探究求合力的方法

第三章实验：探究求合力的方法\n1.合力F′的确定：一个力F′的作用效果与两个共点力F1与F2共同作用的效果都是把橡皮条拉伸到某点,则F′为F1和F2的合力.2.合力理论值F的确定：根据平行四边形定则作出F1和F2的合力F的图示.3.平行四边形定则的验证：在实验误差允许的范围内,比较F′和F是否相等、相同.二、实验原理方木板、白纸、弹簧测力计(两只)、、细绳套(两个)、三角板、、图钉(若干)、铅笔.一、实验仪器橡皮条刻度尺大小方向\n2.用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套,互成角度地拉橡皮条将结点拉到某位置O,用铅笔描下结点的位置、细绳的,并记录两弹簧测力计的读数.1.在方木板上用图钉固定一张白纸,如图1甲所示,用图钉把橡皮条的一端固定在木板上A点,在橡皮条的另一端拴上两个细绳套.三、实验步骤方向图1\n3.如图乙所示,按适当的比例作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,利用刻度尺和三角板,以F1、F2为邻边画出,并画出对角线F.4.用一个弹簧测力计把橡皮条拉到,记下弹簧测力计的读数和细绳的,并用同样的比例作出这个力F′的图示.5.比较F与F′的大小和方向,看它们在实验误差允许范围内是否相同,从而验证平行四边形定则.平行四边形同一位置O方向\n四、注意事项1.结点(1)定位O点时要力求准确；(2)同一次实验中橡皮条拉长后的O点必须保持不变.2.拉力(1)用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向；(2)应使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面的同一平面内；(3)两个分力F1、F2间的夹角θ不要太大或太小.3.作图(1)在同一次实验中,选定的比例要；(2)严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形,求出合力.位置平行相同\n五、误差分析1.弹簧测力计使用前没调零会造成误差.2.使用中,弹簧测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间或弹簧测力计的外壳和纸面之间有摩擦力存在会造成误差.3.两次测量拉力时,橡皮条的结点没有拉到同一点会造成偶然误差.4.两个分力的夹角太小或太大以及F1、F2数值太小,应用平行四边形定则作图时,都会造成偶然误差.\n一、实验原理及步骤例1做“探究求合力的方法”的实验时：(1)除已有的器材(方木板、白纸、弹簧测力计、细绳套、刻度尺、图钉和铅笔)外,还必须有________和________.解析答案三角板橡皮条解析实验中要记录橡皮条拉伸后O点的位置、弹簧测力计的读数及力的方向.\n(2)在做上述实验时,在水平放置的木板上垫上一张白纸,把橡皮条的一端固定在板上,另一端结两个细绳套,通过细绳用两个互成角度的弹簧测力计拉橡皮条,使结点移到某一位置O,此时需记下：①________；②______________；③____________________.然后用一个弹簧测力计把橡皮条拉长,使结点到达______________,再记下________________________.答案O点位置细绳所指方向相应弹簧测力计读数同一位置O点弹簧测力计读数和细绳方向\n(3)在某次实验中,某同学的实验结果如图2所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳结点的位置.图中___是力F1与F2的合力的理论值；____是力F1与F2的合力的实验值.通过把___和_____进行比较,验证平行四边形定则.答案FF′FF′图2\n二、实验数据处理例2某同学用如图3甲所示的装置探究求合力的方法.将一木板(图中未画出)竖直放置与铁架台和轻弹簧所在平面平行.其部分实验操作如下,请完成下列相关内容：图3(1)如图甲,在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O；\n(2)卸下钩码然后将两细绳套系在弹簧下端,用两弹簧测力计将弹簧末端拉到同一位置O,记录细绳套AO、BO的______及两弹簧测力计相应的读数.图乙中B弹簧测力计的读数为________N；答案方向11.40\n(3)该同学在坐标纸上画出两弹簧测力计拉力FA、FB的大小和方向如图丙所示,请在图丙中作出FA、FB的合力F′；答案答案如图所示\n(4)已知钩码的重力,可得弹簧所受的拉力F如图丙所示,观察比较F和F′,得出结论：________________________________.答案在实验误差允许范围内F和F′相等\n三、实验注意事项及误差分析例3在探究求合力的方法时,先将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上带有绳套的两根细绳.实验时,需要两次拉伸橡皮条,一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条,另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条.(1)实验对两次拉伸橡皮条的要求中,下列说法正确的是________.A.将橡皮条拉伸相同长度即可B.将橡皮条沿相同方向拉到相同长度C.将弹簧秤都拉伸到相同刻度D.将橡皮条和绳的结点拉到相同位置√答案解析解析该实验的关键是等效替代,故选B、D.√\n(2)同学们在操作过程中有如下讨论,其中对减小实验误差有益的说法是________.A.两细绳必须等长B.弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行C.用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大D.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些√答案√\n1.(实验原理及步骤)某同学做“探究求合力的方法”实验时,主要步骤有：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板上的A点,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.用两个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,读出两个弹簧测力计的示数；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；123\nE.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；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____；123解析答案CE解析根据“探究求合力的方法”实验的操作规程可知,有重要遗漏的步骤的序号是C、E.\n(2)遗漏的内容分别是________________________________和___________________________________________.123解析答案C中应加上“记下两条细绳的方向”E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”解析在C中未记下两条细绳的方向,E中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置O.\n2.(实验原理及步骤)李明同学在做“探究求合力的方法”实验时,利用坐标纸记下了橡皮条的结点位置O以及两只弹簧测力计拉力的大小和方向,如图4(a)所示.答案123图4(1)试在图(a)中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示,并用F表示此力.\n答案如图所示123\n(2)(多选)有关此实验,下列叙述正确的是A.两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮条的拉力大B.橡皮条的拉力是合力,两弹簧测力计的拉力是分力C.两次拉橡皮条时,需将橡皮条结点拉到同一位置O,这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同D.若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而保持橡皮条结点位置不变,只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可√答案123√\n(3)如图(b)所示是张华和李明两位同学在做以上实验时得到的结果,其中哪一个实验比较符合实验事实？(力F′是用一只弹簧测力计拉时的图示)答案123答案张华的实验比较符合实验事实\n3.(实验注意事项)(多选)在做“探究求合力的方法”的实验时,先用两个弹簧测力计拉橡皮条,再用一个弹簧测力计拉橡皮条,两次须使橡皮条的结点达到同一位置,这样做是为了A.便于测量力的大小B.使两个分力和它的合力产生相同的效果C.使两个分力和它的合力有相同的作用点D.便于画出分力与合力的方向123√答案√解析\n解析两次使橡皮条沿同一方向伸长相同的长度,表明第一次对橡皮条所加的两个力与第二次对橡皮条所加的一个力是等效力,其次,本实验是共点的两个力的合成,所以拉到同一位置也满足了共点的条件,故选B、C.123