资源简介

实验3　探究两个互成角度的力的合成规律
考点一　常规实验
【理清·知识结构】
【突破·考点题型】
角度1　实验操作与数据处理
本实验操作注意一二三：
(1)一注意：同一次实验中结点O的位置必须在同一位置。
(2)二记录：用一个弹簧测力计拉橡皮条时，记录弹簧测力计示数和细绳方向。
(3)三记录：用两个弹簧测力计拉橡皮条时，记录两弹簧测力计示数、两细绳方向和结点O的位置。
在做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验时：
　　　
图1 图2 图3
(1)在水平放置的情况下对两个弹簧测力计进行校零，对拉时示数相等，然后在竖直平面内进行实验，如图1，则拉力的测量值　　　　(选填“偏大”或“偏小”)。
(2)在水平桌面上做实验时，如图2，先用两个弹簧测力计把橡皮筋拉到一定长度，记下　　　　，同时记下F1、F2的大小和方向。再用一个弹簧测力计拉橡皮筋，把结点拉到O点时，弹簧测力计的示数如图3所示，读数为　　　　N。
(3)以下操作有利于提高本实验精度的是　　　　。(单选)
A.记录细线方向时两点的距离远一点
B.F1与F2的夹角尽可能大一些
C.作力的图示时，选用的标度适当小一点
(4)该兴趣小组通过多次实验得到多组实验数据，肯定有误的是　　　　。(多选)
A.F1=2.10 N，F2=1.90 N，F=2.90 N
B.F1=2.10 N，F2=2.60 N，F=5.50 N
C.F1=2.10 N，F2=3.80 N，F=1.10 N
D.F1=2.10 N，F2=2.10 N，F=1.10 N
角度2　作图分析处理实验数据
如图1所示，“验证力的平行四边形定则”的实验步骤如下：
图1　　　　　　　　图2
①用两个相同的弹簧测力计沿细绳互成角度拉套在橡皮筋结点的细绳套，使橡皮筋伸长，结点到达纸面上某一位置静止，记为O；
②记录两个弹簧测力计的拉力F1和F2的大小和方向；
③只用一个弹簧测力计拉绳套，使结点仍到达位置O，记录弹簧测力计的拉力F的大小和方向；
④按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F；
⑤根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F'；
⑥比较F与F'的大小、方向的一致程度。
(1)下列实验操作合理的是　　　　。
A.实验前，将两弹簧测力计水平互拉，选择读数始终相同的两弹簧测力计
B.实验中，弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度
C.橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上
D.实验中施加的力应适当大一些，可减小实验的相对误差
(2)尊重实验事实，重视实验中的原始数据记录，这是一项重要的科学探究素养。
①小赵同学在实验中确定F1与F2的方向时，先标记了O点，然后分别标了a、b点，如图2所示，从减小实验误差的角度判断，标记得更为妥当的是　　　　(选填“a”或“b”)点。
②下图A、B、C、D分别为小张、小吴、小周、小刘四位同学提交的实验报告中的实验记录，符合实验事实的是　　　　。
A　　　　　　　　B
C　　　　　　　　D
考点二　创新实验
创新点 创新解读
实验原理 的迁移 利用三力平衡的结论，一个力与另外两个力的合力等大反向，验证这个力与另外两个力的关系
实验器材 的替换
某实验小组用一只弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则，设计了如图所示的实验装置，固定在竖直木板上的量角器的直边水平，橡皮筋的一端固定在量角器的圆心O的正上方A处，另一端系上绳套1和绳套2。主要实验步骤如下：
Ⅰ.弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋与绳套的结点到达O处，记下弹簧测力计的示数F。
Ⅱ.弹簧测力计挂在绳套1上，沿水平方向缓慢拉橡皮筋，同时用手拉着绳套2沿120°方向缓慢拉橡皮筋，使橡皮筋与绳套的结点到达O处，记下弹簧测力计的示数F1。
Ⅲ.根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力大小F1'=①　　　　。
Ⅳ.比较②　　　　，若在误差允许的范围内相同，即可初步验证力的平行四边形定则。
Ⅴ.只改变绳套2的方向，重复上述实验步骤。
回答下列问题：
(1)完成实验步骤：①　　　　；②　　　　。
(2)将绳套1由0°方向缓慢转动到60°方向，同时绳套2由120°方向缓慢转动到180°方向，此过程中保持橡皮筋与绳套的结点在O处不动，保持绳套1和绳套2的夹角为120°不变。关于绳套1的拉力大小的变化情况，下列结论正确的是　　　　(填选项前的字母)。
A.逐渐增大 B.先增大后减小
C.逐渐减小 D.先减小后增大
参考答案
例1　(1)偏大　(2)结点位置O　2.13
(3)A　(4)BC
解析　(1)在竖直平面内进行实验，弹簧自身的重力造成拉力测量值偏大。
(2)在水平桌面上做实验时，如图2，先用两个弹簧测力计把橡皮筋拉到一定长度，记下结点位置O，同时记下F1、F2的大小和方向。再用一个弹簧测力计拉橡皮筋，把结点拉到O点时，弹簧测力计的最小分度为0.1 N，读数时需要估读到下一位，读数为2.13 N。
(3)记录细线方向时两点的距离远一点，可以减小实验误差，A项正确；F1与F2的夹角适量即可，不能太大或太小，B项错误；作力的图示时，选用的标度适当大一点，可以减小标度产生的误差的平均值，C项错误。
(4)根据二力合成的合力范围|F1-F2|≤F≤F1+F2，可知A、D两项符合二力合成的规则，B、C两项不符合二力合成的规则。
例2　(1)ABD　(2)①a　②A
解析　(1)实验前，将两测力计水平互拉，两测力计之间的力为相互作用力，其大小相同，所以应该选择读数始终相同的两弹簧测力计，A项正确；实验中，为了减少实验的误差，所以弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度，B项正确；橡皮筋与两绳夹角的平分线可以不在同一直线上，C项错误；为减小实验的相对误差，实验中施加的力应适当大一些，D项正确。
(2)①题图2中标记a、b两点的目的是确认力F1、F2的方向，而为了减少实验误差，两点应该尽量离O点远一些，故a点更妥当。②由题意可知F'是理论值，其应该平行于四边形的对角线，而F是测量值，其方向与AO在同一直线上，故A图符合事实。
例3　(1)①　②F1和F1'　(2)A
解析　(1)由力的平行四边形定则计算绳套1的拉力F1'=Ftan 30°=F，通过比较F1和F1'，若在误差允许的范围内相同，则可初步验证力的平行四边形定则。
(2)两个绳套在转动过程中，合力保持不变，根据平行四边形定则画出示意图，如图所示，由示意图可知，绳套1的拉力大小逐渐增大，A项正确。(共23张PPT)
实验3 探究两个互成角度的力的合
成规律
考点一 常规实验
考点二 创新实验
考点一 常规实验
理清 知识结构
突破 考点题型
角度1 实验操作与数据处理
本实验操作注意一二三：
（1）一注意：同一次实验中结点 的位置必须在同一位置。
（2）二记录：用一个弹簧测力计拉橡皮条时，记录弹簧测力计示
数和细绳方向。
（3）三记录：用两个弹簧测力计拉橡皮条时，记录两弹簧测力计
示数、两细绳方向和结点 的位置。
例1 在做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验时：
图1
（1）在水平放置的情况下对两个弹簧测力计进行
校零，对拉时示数相等，然后在竖直平面内进行实
验，如图1，则拉力的测量值______（选填“偏大”或
“偏小”）。
偏大
[解析] 在竖直平面内进行实验，弹簧自身的重力造
成拉力测量值偏大。
（2）在水平桌面上做实验时，如图2，先用两个弹簧测力计把橡皮筋拉
到一定长度，记下___________，同时记下、 的大小和方向。再用
一个弹簧测力计拉橡皮筋，把结点拉到 点时，弹簧测力计的示数如图3
所示，读数为______ 。
结点位置
图2
图3
[解析] 在水平桌面上做实验时，如图2，先用两个弹簧测力计把橡皮筋
拉到一定长度，记下结点位置，同时记下、 的大小和方向。再用
一个弹簧测力计拉橡皮筋，把结点拉到 点时，弹簧测力计的最小分度
为，读数时需要估读到下一位，读数为 。
（3）以下操作有利于提高本实验精度的是___。（单选）
A
A.记录细线方向时两点的距离远一点
B.与 的夹角尽可能大一些
C.作力的图示时，选用的标度适当小一点
[解析] 记录细线方向时两点的距离远一点，可以减小实验误差，A项正
确;与 的夹角适量即可，不能太大或太小，B项错误;作力的图示时，
选用的标度适当大一点，可以减小标度产生的误差的平均值，C项错误。
（4）该兴趣小组通过多次实验得到多组实验数据，肯定有误的是____。
（多选）
BC
A.,,
B.,,
C.,,
D.,,
[解析] 根据二力合成的合力范围 ，可知A、D两
项符合二力合成的规则，B、C两项不符合二力合成的规则。
角度2 作图分析处理实验数据
例2 如图1所示，“验证力的平行四边形定则”的实验步骤如下：
①用两个相同的弹簧测力计沿细绳互成角度拉套在橡皮筋结点的细绳套，
使橡皮筋伸长，结点到达纸面上某一位置静止，记为 ；
②记录两个弹簧测力计的拉力和 的大小和方向；
③只用一个弹簧测力计拉绳套，使结点仍到达位置 ，记录弹簧测力计
的拉力 的大小和方向；
④按照力的图示要求，作出拉力、、 ；
⑤根据力的平行四边形定则作出和的合力 ；
⑥比较与 的大小、方向的一致程度。
（1）下列实验操作合理的是______。
ABD
A.实验前，将两弹簧测力计水平互拉，选择读数始终相同的两弹簧测力计
B.实验中，弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧测
力计刻度
C.橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上
D.实验中施加的力应适当大一些，可减小实验的相对误差
[解析] 实验前，将两测力计水平互拉，两测力计之间的力为相互作用力，
其大小相同，所以应该选择读数始终相同的两弹簧测力计，A项正确;实
验中，为了减少实验的误差，所以弹簧测力计必须保持与木板平行，读
数时视线要正对弹簧测力计刻度，B项正确;橡皮筋与两绳夹角的平分线
可以不在同一直线上，C项错误;为减小实验的相对误差，实验中施加的
力应适当大一些，D项正确。
（2）尊重实验事实，重视实验中的原始数据记录，这是一项重要的科
学探究素养。
①小赵同学在实验中确定与的方向时，先标记了 点，然后分别标
了、 点，如图2所示，从减小实验误差的角度判断，标记得更为妥当
的是___（选填“”或“ ”）点。
[解析] 题图2中标记、两点的目的是确认力、 的方向，而为了减
少实验误差，两点应该尽量离点远一些，故 点更妥当。
②下图A、B、C、D分别为小张、小吴、小周、小刘四位同学提交的实
验报告中的实验记录，符合实验事实的是___。
A
A. B. C. D.
[解析] 由题意可知是理论值，其应该平行于四边形的对角线，而 是
测量值，其方向与 在同一直线上,故A图符合事实。
考点二 创新实验
创新点 创新解读
实验原理的迁移 利用三力平衡的结论，一个力与另外两个力的合力
等大反向，验证这个力与另外两个力的关系
实验器材的替换 _____________________________________________________________________________
例3 某实验小组用一只弹簧测力计和一个量角
器等器材验证力的平行四边形定则，设计了如
图所示的实验装置，固定在竖直木板上的量角
器的直边水平，橡皮筋的一端固定在量角器的
圆心的正上方 处，另一端系上绳套1和绳套2。
主要实验步骤如下：
Ⅰ.弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋与绳套的结点到
达处，记下弹簧测力计的示数 。
Ⅱ.弹簧测力计挂在绳套1上，沿水平方向缓慢拉橡皮筋，同时用手拉着
绳套2沿 方向缓慢拉橡皮筋，使橡皮筋与绳套的结点到达 处，记
下弹簧测力计的示数 。
Ⅲ.根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力大小 ①____。
Ⅳ.比较②____，若在误差允许的范围内相同，即可初步验证力的平行
四边形定则。
Ⅴ.只改变绳套2的方向，重复上述实验步骤。
回答下列问题：
（1）完成实验步骤：①_ ___；②________。
和
[解析] 由力的平行四边形定则计算绳套1的拉力 ，
通过比较和 ，若在误差允许的范围内相同，则可初步验证力的平行
四边形定则。
（2）将绳套1由 方向缓慢转动到 方向，同时绳套2由 方向
缓慢转动到 方向，此过程中保持橡皮筋与绳套的结点在 处不动，
保持绳套1和绳套2的夹角为 不变。关于绳套1的拉力大小的变化情
况，下列结论正确的是___（填选项前的字母）。
A
A.逐渐增大 B.先增大后减小 C.逐渐减小 D.先减小后增大
[解析] 两个绳套在转动过程中，合力保持不变，根据平行四边形定则画出
示意图，如图所示，由示意图可知，绳套1的拉力大小逐渐增大，A项正确。

展开更多......

收起↑