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实验3　探究两个互成角度的力的合成规律
【实验基础梳理】
一、实验目的
验证平行四边形定则。
二、实验指引
在进行实验时，要记录好两力的大小及方向，在用一力代替时，注意效果要和两力时等效。
三、基本原理与操作
实验装置图 实验原理 实验步骤
图1 实验器材：木板、白纸、图钉若干、①　　　　、细绳(带有绳套)、弹簧测力计两个、三角板、②　　　　 图2 互成角度的两个力F1、F2与另外一个力F'产生相同的效果，对F1、F2用平行四边形定则求出合力F，看F与F'在实验误差允许范围内是否相同 1.用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上。 2.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，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O。 3.用铅笔描下结点O的位置和两个细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F。 4.只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面③　　　　，记下弹簧测力计的读数F'和细绳的方向，如图2所示。 5.比较F'与用平行四边形定则求得的合力F，看它们在实验误差允许的范围内是否相同
四、数据处理
1.用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直线，按选定的标度作出这两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示。
2.用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出实验步骤中只用一个弹簧测力计的拉力F的图示。
3.用虚线将拉力F的箭头端与拉力F1、F2的箭头端连接起来，观察所围成的四边形是否为平行四边形。然后，改变两个力的大小和方向，重做实验，确认所围成的四边形是否为平行四边形。
五、注意事项
在同一次实验中，画力的图示时所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些，要严格按照力的图示要求和几何作图法作图。
六、误差分析
1.弹簧测力计调零不准确以及橡皮条老化造成误差。
2.读数误差、作图误差及其他操作不当造成的误差。
【实验考法突破】
考向1　教材原型实验的考查
(2024·河北模拟)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，橡皮条的另一端系两根细绳，细绳端带有绳套。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，使橡皮条的结点达到某一位置O，并记下该点的位置；再用一个弹簧测力计将橡皮条的结点拉到同一位置O点。
(1)用一个弹簧测力计拉橡皮条，使绳与橡皮条的结点达到O点，如图1所示，此时弹簧测力计的示数F'=　　　　N。
(2)做实验时，根据测量结果在白纸上画出图2，其中O处为结点位置。图中的F与F'两力中，方向一定沿橡皮筋方向的是　　　　。
(3)F与F'大小相等，方向略有偏差，如果此偏差仅由F1引起，则原因是F1的大小比真实值偏　　　　(选填“大”或“小”)或F1与F2的夹角比真实夹角偏　　　　(选填“大”或“小”)。
(4)本实验采用的科学方法是　　　　。
A.理想实验　　　B.等效替代法
C.控制变量法 D.建立物理模型法
考向2　实验创新与拓展的考查
创新角度 实验装置图 创新解读
实验原理 的创新 1.通过应用定滑轮，改变拉力的方向。 2.钩码的总重力大小即为对应细绳拉力大小
1.用量角器可直接测量力的夹角，从而可用几何知识求出分力大小。 2.由量角器上的刻度值可以保证两绳套方向改变时两绳套间夹角不变
(2024·黑龙江三模)小明利用实验室的器材设计了如图1所示的实验装置进行“验证力的平行四边形定则”实验。固定在竖直木板上的量角器直边水平，三根细绳分别连接弹簧测力计a、b和重物c，三根细绳的结点O与量角器的中心点在同一位置。某次实验测得弹簧测力计a、b的示数和重物c的重力分别为F1、F2和G，并根据实验数据作图如图2所示。
(1)关于该实验，下列说法正确的是　　　　。
A.本实验采用了等效替代的物理思想
B.连接弹簧测力计的两细绳之间的夹角越大越好
C.连接结点O的三根细绳必须等长
D.弹簧测力计必须与量角器平行
(2)图2中，　　　　(选填“F”或“F'”)大小等于重物c的真实重力。
(3)弹簧测力计a对准60°刻度，弹簧测力计b从180°刻度绕O点沿顺时针方向缓慢旋转至90°刻度，则弹簧测力计a的示数　　　　，弹簧测力计b的示数　　　　。(均选填“一直增大”“一直减小”“先增大后减小”或“先减小后增大”)
参考答案
实验基础梳理
①橡皮条　②刻度尺　③相同的位置O
实验考法突破
【例1】(1)3.00　(2)F'　(3)大　大　(4)B
【解析】　(1)弹簧测力计需要估读，准确值是3.0 N，估读一位，即3.00 N。
(2)F是两分力合成的合力，由于实验存在误差是必然的，所以F必然偏离橡皮筋的方向，故填F'。
(3)F相对于理论值F'往F1的方向偏了，故F1偏大。
根据上面的分析，F1应该变小一点，随着F1的变小，方向修正好了，但同时合力的大小又减小了，此时缩小F1、F2的夹角，合力就会相应变大，故F1、F2的夹角偏大。
(4)此实验中，两个拉力的作用效果与一个力的作用效果等同，采用的科学方法是等效替代法。
【例2】(1)AD　(2)F'　(3)一直减小　先减小后增大
【解析】　(1)本实验采用了等效替代的物理思想，A项正确；为减小实验误差，与两弹簧测力计相连的细绳之间的夹角要适当大一点，但不是越大越好，B项错误；连接结点O的三根细绳等长与否对实验无影响，C项错误；测量时弹簧测力计必须与量角器平行且在同一竖直平面内，D项正确。
(2)图2中，F'大小等于重物c的真实重力，F是利用平行四边形定则作出的合力的理论值。
(3)画出力的动态平行四边形，如图所示，可知弹簧测力计a的示数一直减小，弹簧测力计b的示数先减小后增大。(共21张PPT)
实验3 探究两个互成角度的力的合成规律
实验基础梳理
实验考法突破
实验基础梳理
一、实验目的
验证平行四边形定则。
二、实验指引
在进行实验时，要记录好两力的大小及方向，在用一力代替时，注
意效果要和两力时等效。
三、基本原理与操作
实验装置图 实验原理 实验步骤
__________________________________ 实验器材： 木板、白 纸、
图1
图2
实验装置图 实验原理 实验步骤
图钉若干、 ①______、 细绳 （带有绳 套）、弹簧 测力计两 个、三角 板、 ②________
橡皮条
刻度尺
相同的位置
续表
四、数据处理
1.用铅笔和刻度尺从结点 沿两条细绳套方向画直线，按选定的标
度作出这两个弹簧测力计的拉力和 的图示。
2.用刻度尺从 点按同样的标度沿记录的方向作出实验步骤中只用
一个弹簧测力计的拉力 的图示。
3.用虚线将拉力的箭头端与拉力、 的箭头端连接起来，观察所
围成的四边形是否为平行四边形。然后，改变两个力的大小和方向，
重做实验，确认所围成的四边形是否为平行四边形。
五、注意事项
在同一次实验中，画力的图示时所选定的标度要相同，并且要恰当
选取标度，使所作力的图示稍大一些，要严格按照力的图示要求和
几何作图法作图。
六、误差分析
1.弹簧测力计调零不准确以及橡皮条老化造成误差。
2.读数误差、作图误差及其他操作不当造成的误差。
实验考法突破
考向1 教材原型实验的考查
例1 （2024·河北模拟）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，橡皮条的另一端系两根细绳，
细绳端带有绳套。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，使橡皮条的结点达到某一位置 ，并记下该点的位置；
再用一个弹簧测力计将橡皮条的结点拉到同一位置 点。
（1）用一个弹簧测力计拉橡皮条，使绳与橡皮条的结点达到 点，
如图1所示，此时弹簧测力计的示数_____ 。
3.00
解析 弹簧测力计需要估读，准确值是，估读一位，即 。
（2）做实验时，根据测量结果在白纸上画出图2，
其中 处为结点位置。图中的与 两力中，方向一
定沿橡皮筋方向的是___。
解析 是两分力合成的合力，由于实验存在误差是
必然的，所以 必然偏离橡皮筋的方向，故填 。
（3）与大小相等，方向略有偏差，如果此偏差仅由 引起，则
原因是的大小比真实值偏____（选填“大”或“小”）或与 的夹
角比真实夹角偏____（选填“大”或“小”）。
大
大
解析 相对于理论值往的方向偏了，故 偏大。
根据上面的分析，应该变小一点，随着 的变小，方向修正好了，
但同时合力的大小又减小了，此时缩小、 的夹角，合力就会相
应变大，故、 的夹角偏大。
（4）本实验采用的科学方法是___。
B
A.理想实验 B.等效替代法
C.控制变量法 D.建立物理模型法
解析 此实验中，两个拉力的作用效果与一个力的作用效果等同，
采用的科学方法是等效替代法。
考向2 实验创新与拓展的考查
创新 角度 实验装置图 创新解读
实验 原理 的创 新 _____________________________________________________ 1．通过应用定滑轮，改变拉力的方向。
2.钩码的总重力大小即为对应细绳拉力
大小
___________________________________________________ 1.用量角器可直接测量力的夹角，从而
可用几何知识求出分力大小。
2.由量角器上的刻度值可以保证两绳套
方向改变时两绳套间夹角不变
例2 （2024·黑龙江三模）小明
利用实验室的器材设计了如图1
所示的实验装置进行“验证力的
平行四边形定则”实验。固定在
竖直木板上的量角器直边水平，
三根细绳分别连接弹簧测力计、和重物，三根细绳的结点 与量
角器的中心点在同一位置。某次实验测得弹簧测力计、 的示数和
重物的重力分别为、和 ，并根据实验数据作图如图2所示。
（1）关于该实验，下列说法正确的是_____。
AD
A.本实验采用了等效替代的物理思想
B.连接弹簧测力计的两细绳之间的夹角越大越好
C.连接结点 的三根细绳必须等长
D.弹簧测力计必须与量角器平行
解析 本实验采用了等效替代的物理思想，A项正确；为减小实验误
差，与两弹簧测力计相连的细绳之间的夹角要适当大一点，但不是
越大越好，B项错误；连接结点 的三根细绳等长与否对实验无影
响，C项错误；测量时弹簧测力计必须与量角器平行且在同一竖直
平面内，D项正确。
（2）图2中，___（选填“”或“”）大小等于重物 的真实重力。
解析 图2中，大小等于重物的真实重力， 是利用平行四边形定
则作出的合力的理论值。
（3）弹簧测力计对准 刻度，弹簧测力计从 刻度绕 点
沿顺时针方向缓慢旋转至 刻度，则弹簧测力计 的示数_______
____，弹簧测力计 的示数______________。（均选填“一直增大”
“一直减小”“先增大后减小”或“先减小后增大”）
一直减小
先减小后增大
解析 画出力的动态平行四边形，如图所示，可知弹
簧测力计的示数一直减小，弹簧测力计 的示数先
减小后增大。

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