【高中·物理】互成角度的两个力的合成.docVIP

第二部分 力 学 2-1互成角度的两个力的合成 基本测量工具和测量数据 基本测量工具及其使用 ①弹簧秤测两个分力的大小和等效合力的大小②量角器测量由平行四边形法则作图得到的合力F与用一个弹簧秤直接拉出的合力F′的夹角θ③刻度尺（或者绘图三角板）则是作力的方向时画线和一定比例用长度表示力的大小 使用弹簧秤应注意： ①使用前要先调到零点，再用标准砝码检查示值是否准确，如不准，可以旋转卡在弹簧圈的三角形钢片来改变弹簧的工作圈数，对于示值偏大的，应把三角片向上拧几圈，减少弹簧的工作圈数，增大偏强系数；对于示值偏小的则采取相反措施。 ②使用时弹簧的伸长方向和所测拉力方向要一致。 ③弹簧、指针、拉杆都不要与刻度板和刻度板末端的限位卡发生磨擦。 （2）测量数据的有效数字。 ①J2104型测力计，其刻度是“0_5牛”，分度值0.1牛，在任意点的示值误差都不大于0.05牛，因此测量数据的有效数字末位就在精度的同一位，只准确到0.1牛即可，若无估读，则在百分位上补“0”表示测量的准确度。 在实际应用中，还存在分度值为0.2牛的条形测力计，使用估读时可以将每1分度分为2等分，若指针超过1等分即超过半格就算1个分度值0.2牛，小于1等分即未超过半格就舍去，这样的示值误差也不大于0.05牛，测量数据的有效数字末位就在精度的同一位，若无估读仍不需在百分位补“0”。 ②量角器的测量角度值准确到1°即可，由实验经验得知：在两个分力都不小于2牛、分力夹角不大于90°的条件下，用作图得到的合力F跟实测结果F′比较，在方向上相差一般不超过5°，无估读时在有效数字末位补“0” 2．实验条例与点拨 [实验目的] 验证两个互相角度的共点力的合成遵从平行四边形法则 [实验器材] 木板一块②测力计两个③细绳两段④橡皮条一段⑤白纸⑥铅笔⑦尺⑧量角器⑨图钉 点拨：测力计可以只用一个，分别测出两个分力，虽然操作较麻烦，但可避免两个测力计的不一致性带来的误差。 [实验原理] 利用测力计测力作矢量图验证力的平行四边形法则。 [实验步骤] 把橡皮条的一端固定在板上的A点。 用两条细绳结在橡皮条的另一端，通过细绳用两个弹簧秤互成角度拉橡皮条，橡皮条伸长，使结点伸长到O点（如图2-1） 点拨：经验得知两个分力F1、F2间夹角θ越大，用平行四边形作图得出的合力F的误差也越大，所以实验中不要把θ角取得太大，一般不大于90°为最佳。 橡皮条、细绳、测力计应在同一平面内，测力计的挂钩应避免与纸面磨擦。 用铅笔记下O点的位置，画下两条细绳的方向，并记下两个测力计的读数。 点拨：拉橡皮条的细线要长些，标记每条细线方向的方法是使视线通过细线垂直于纸面，在细线下面的纸上用铅笔点出两个定点的位置，并使这两个点的距离要尽量远些。 （4）在纸上按比例作出两个力F1、F2的图示，用平行四边形法则求出合力F。 点拨：作图要用尖铅笔，图的比例要尽量大些，要用严格的几何方法作出平行四边形，图旁要画出表示力的比例线段，且注明每个力的大小和方向。 （5）只用一个测力计，通过细绳把橡皮条上的结点拉到同样的位置O点，记下测力计的读数和细绳的方向，按同样的比例作出这个力F′的图示，比较F′与用平行四边形法则求得的合力F，比较合力大小是否相等，方向是否相同。 （6）改变F1和F2的夹角和大小，再做两次。 点拨：改变分力大小和夹角再做两次时，每次都把橡皮条的结点拉到O点，为了直观地看出分力可能大于合力，可以使其中一次两个分力的夹角大于120°。 [实验记录] 项目 　 次数 分力F1（牛） 分力F2（牛） 用平行四边形法则作图量出合力F 用一个测力计直接测出F1、F2的合力F′ F′与F的夹角θ（度） 1 2.0 　 　 　 　 2 　 　 　 　 　 3 　 　 　 　 　 点拨（1）：实验中根据记录两个分力F1、F2的夹角a和对应的一个弹簧秤测出的实际合力F′描点作图象，如图2-2所示，则由图象可求出这个弹簧秤的实际拉力的值域和对应分力的值域。 对（甲）图，由|F1-F2|=2牛，F1+F2=10牛，得F′∈[2牛，10牛]F1（或F2）∈[4牛，6牛]； 对（乙）图由|F1-F2|=2，F+F22=102得F′∈[2牛，14牛]，F1（或F2）∈[6牛，8牛]。 点拨（2）：互成角度两个力的合力的变化，看橡皮条结点O的位置变化，而在每次实验中橡皮条结点的位置是不能改变的。 点拨（3）：综上述，本实验误差主要来源有： ①用两个测力计拉橡皮条时，橡皮条、细绳和测力计不在同一个平面内，这样两个测力计的水平分力的实际合力比由作图法得到的合力小。 ②结点O的位置和两个测力计的方向画得不准，造成作图的误差。 ③两个分力的起始夹角a太大，如大于120°，再重做两次实验，为