1、7 实验：探究共点力合成的规律 第二章 力 1.练习用作图法求两个力的合力. 2.验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则. 目标 定位 栏目 索引 实验：探究共点力合成的规律 对点检测 自查自纠 实验：探究共点力合成的规律 一、实验原理 一个力F的作用效果与两个共点力F1和F2的共同作用效果都是把橡皮筋 结点拉伸到某点，则F为，作出F的图示，再根据力的 平行四边形定则作出F1和F2的合力F的图示，比较F与F在实验误 差允许范围内是否，即得到互成角度的两个力合 成是否遵循平行四边形定则. 二、实验器材 方木板、白纸、图钉若干、细芯铅笔、橡皮筋一段、细绳套两个、弹 簧测力计两个、 . 答案 F1
2、和F2的合力 大小相等、方向相同 三角板刻度尺 三、实验步骤 1.在方木板上用图钉固定一张白纸，如图1甲所示，用图钉把橡皮筋的 一端固定在木板上A点，在橡皮筋的另一端拴上两个细绳套. 图1 2.用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮筋将结 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. 3.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. 方向 平行四边形 答案 4.用一个弹簧测力计把橡皮筋拉到 ，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
3、.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. 四、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存在会造成误差. 3.两次测量拉力时，橡皮筋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，F1、F2数值太小，应用平行四边形定则作图 时，会造成偶然误差. 答案 同一位置O 方向 五、注意事项 1.结点 (1)定位结点时要力求准确； (2)同一次实验中橡皮筋结点 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
4、； (2)应使橡皮筋、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内； (3)两个分力F1、F2间的夹角不要太大或太小. 答案 位置 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作图法作出平行四边形，求出合力. 答案 相同 n典例精析 例1 如图2所示，在“探究共点力合成的规律”时，先将橡皮筋的一端固定 在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳，实验时，先后两次拉伸橡 皮筋，一次是用两个弹簧测力计通过两细绳互成角度地拉橡皮筋，另一次是 用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮筋. (1)在本实验中，下列说法正确的是( ) A.实验过程中，弹簧测力计、细绳、橡皮筋都应与木板平
5、行 B.两次拉橡皮筋时都应将橡皮筋拉到相同长度 C.实验中必须使弹簧测力计的拉力尽可能的大 D.实验中只要把作出的两个力的合力与另一个合力的大小进行比较就可以了 解析答案 图2 解析 实验过程中，拉力方向与木板平行，所以弹簧测力计、细绳、 橡皮筋都应与木板平行，故A正确； 要保证两次作用效果相同，橡皮筋沿相同方向拉到相同长度即把O点 拉到同一位置，故B错误； 实验中弹簧测力计的拉力大小要适中，便于作图即可，不要尽可能的 大，故C错误； 实验中把作出的两个力的合力与另一个合力的大小、方向进行比较， 故D错误. 答案 A (2)如图3所示是甲、乙两位同学在实验中所得到的实验结果，若用F表示两 个分
6、力F1、F2的合力，用F表示F1和F2的等效力，则可以判断_(填 “甲”或“乙”)同学的实验结果是符合事实的. 图3 解析答案 解析 由题可知，F为F1和F2通过平行四边形定则 所得的合力，而F是F1和F2的等效力，即用一只 弹簧测力计拉橡皮筋时的拉力，显然F的方向应 在橡皮筋的方向上，故甲同学的实验结果是符合事 实的. 甲 总结提升 总结提升 (1)本实验采用是等效替代的思维方法.实验中要保证一个合力与两个分 力效果相同，结点O的位置必须相同. (2)要验证力的平行四边形定则，关键是作准力图，然而要想作好力图 必须读准力的大小与画准力的方向. 例2 在“探究共点力合成的规律”实验中，部分实验
7、步骤如下，请完成有关内容 ： A.将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端绑上两根细线. B.在其中一根细线上挂5个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图4甲所示，记录 ：_、_、 _ . C.将步骤B中钩码取下，分别在两根细线末端挂上4个和3个质量相等的钩码，用 两光滑硬棒B、C使两细线互成角度，如图乙所示，小心调整B、C的位置，使 _， 记录_、_. 图4 钩码个数(或细线拉力)橡皮筋与细线结点的位置O细线的方向 (说明：能反映细线方向的其他记录也可以) 橡皮筋与细线结点的位置与步骤B中结点O的位置重合 钩码个数(或细线拉力)对应的细线方向 答案 例3 某同学用如图5甲所示的装
8、置探究共点力合成的规律.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： (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； (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； (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； (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：_. 图5 答案返回 答案 (2)方向 11
9、.40 (3)如图所示 (4)在实验误差允许范围内F和F相等 返回 对点检测 自查自纠123 1.在“探究共点力合成的规律”实验中， (1)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 解析答案 解析 实验中，因为用两只弹簧测力计和一只弹簧测力计都把结点拉 到同一点，即橡皮筋的伸长量相同，所以采用的科学方法是等效替代 法，B正确. B 123 (2)要使每次合力与分力产生相同的效果，必须_. A.每次将橡皮筋拉到同样的位置 B.每次把橡皮筋拉直 C.每次准确读出弹簧测力计的示数 D.每次记准细绳的方向 解析答案 解析 要使每次合力与分力产生相同
10、的效果，必须每次将橡皮筋拉到 同样的位置，A正确. A 123 2.如图6甲所示，在竖直平面内，将小圆环挂在橡皮筋的下端.用两个弹簧 测力计拉小圆环到O点，小圆环受到作用力F1、F2和橡皮筋的拉力F0，如 图乙所示. (1)图乙中，此时要记录下拉力F1、F2的大小，并在白纸上记下 _，以及O点的位置. 解析答案 图6 解析 力是矢量，既有大小，又有方向，因此除了需要记录 拉力F1、F2的大小，还要记录这两个力的方向； 两个力的方向 123 (2)实验中，不必要的是( ) A.选用轻质小圆环 B.弹簧测力计在使用前应校零 C.撤去F1、F2，改用一个弹簧测力计拉小圆环，仍使它处于O点 D.用两个
11、弹簧测力计拉小圆环时，要保持两弹簧测力计相互垂直 解析答案 解析 本实验的目的是探究共点力合成的规律，因此应选择任意情况下的两个 力与合力的关系，D错误； 选用轻质小圆环是为了减小水平方向偏移的误差，合力与分力之间是等效替代 的关系，撤去F1、F2，改用一个力拉小圆环，仍使它处于O点，以确保等效， 弹簧测力计在使用前校零是为了使力的大小读数准确，A、B、C是必要的. D 123 3.某同学通过下述实验探究共点力合成的规律.实验步骤： 图7 将弹簧测力计固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向. 如图7甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧测力计的挂钩上，另一端用圆 珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧测
12、力计示数为某一设定值时，将橡皮筋两端 的位置标记为O1、O2，记录弹簧测力计的示数为F，测量并记录O1、O2间的 距离(即橡皮筋的长度l).每次将弹簧测力计示数改变0.50 N，测出所对应的l ，部分数据如下表所示： F(N)00.501.001.502.002.50 l(cm)l010.97 12.02 13.00 13.98 15.05 找出中F2.50 N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O，橡皮筋的 拉力记为FOO. 在挂钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在挂钩上，如图乙所示.用两圆珠 笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使挂钩的下端达到O点，将两笔尖的 位置记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记
13、为FOA, OB段的拉力记为FOB. 完成下列作图和填空： (1)利用表中数据在给出的图丙坐标纸上画出Fl图线，根据图线求得l0 _ cm. 解析答案 解析 Fl图线如图甲，根据图线得l010.00 cm. 10.00 (2)测得OA6.00 cm，OB7.60 cm，则FOA的大小为_ N. 解析答案 1.80 (3)根据给出的标度，在图丁上作出FOA和FOB的合力F的图示. 解析答案 解析 根据给出的标度，作出FOA和FOB的合力F的图示如图. 答案 见解析图乙 (4)通过比较F与_的大小和方向，即可得出实验结论. 解析答案 解析 通过比较F与FOO的大小和方向，即可得出实验结论. FOO 返回
