新高考物理一轮复习分层提升练习专题13 探究两个互成角度的力的合成规律（原卷版）.doc

专题13探究两个互成角度的力的合成规律

导练目标

导练内容

目标1

教材经典实验方案的原理、步骤和数据处理

目标2

新高考的改进创新实验

【知识导学与典例导练】

教材经典实验方案的原理、步骤和数据处理

1.实验目的：探究两个互成角度的力的合成规律。

2.实验器材：

木板、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、小圆环、三角板、刻度尺、图钉(几个)。

3.实验原理：

等效思想：使一个力F′的作用效果和两个力F1和F2的作用效果相同，就是使同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点O，即伸长量相同，所以F′为F1和F2的合力，作出力F′的图示，再根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示，比较F、F′在实验误差允许的范围内是否大小相等、方向相同。

4.数据处理：

（1）用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线,按选定的标度作出a、b这两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并以F1和F2为邻边作平行四边形,过O点画平行四边形的对角线,此对角线即为合力F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一个弹簧测力计c的拉力F的图示。

（3）比较F与F是否完全重合或几乎重合,从而验证平行四边形定则。

5.误差分析：

（1）系统误差:弹簧测力计本身不够准确造成的误差,为此要选择比较准确的弹簧测力计。

（2）偶然误差:弹簧测力计读数和作图造成偶然误差,需要多做几次实验,并且使两分力F1、F2的夹角适当大些。

6.注意事项：

（1）使用弹簧测力计前,要先调整指针使其指在零刻度处;再将两只弹簧测力计的挂钩钩在一起,向相反方向拉,如果两个示数相同方可使用。

（2）实验中的两个细绳套不要太短。

（3）在同一次实验中,橡皮条拉长时结点到达的位置一定要相同。

（4）用两只弹簧测力计互成角度地拉橡皮条时,夹角不宜太大也不宜太小。

（5）在用力拉弹簧测力计时,拉力应沿弹簧测力计的轴线方向。弹簧测力计中弹簧轴线、橡皮条、细绳套应该位于与纸面平行的同一平面内。

（6）画力的图示选定的标度要相同,要恰当选定标度,使力的图示稍大一些。

【例1】某同学用图甲所示装置做“探究求合力的方法”实验。其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。

（1）要减小实验误差，下列措施可行的是()

A．两个分力SKIPIF10的大小要适当大些??????????????????

B．两个分力SKIPIF10间的夹角要尽量大些

C．拉橡皮筋的细绳要细些且要稍短一些?????????????????

D．标记细绳方向的点要尽量离结点近些

（2）若实验中弹簧测力计的量程均为5N，某次实验用两个弹簧测力计拉橡皮筋时，两个绳套间的夹角为60°，两弹簧测力计的示数恰好均如图乙所示，弹簧测力计的示数为________N，你认为这次操作____________（填“合适”或“不合适”），原因是____________

（3）某次实验的结果如图丙所示，这次实验SKIPIF10刚好垂直，若在图丙所示的实验结果中，保持结点的位置SKIPIF10的方向不变，将两个分力的夹角增大，则SKIPIF10_________（填“变大”“变小”或“不变”），SKIPIF10___________（填“变大”“变小”或“不变”）。

新高考的改进创新实验

1.实验方案的创新

【例2】某实验小组利用如图所示的实验器材验证力的平行四边形定则。在圆形水平桌面上平铺固定一张白纸，在桌子边缘安装三个不计摩擦的滑轮，其中滑轮P1固定在桌边，滑轮P2、P3可沿桌边移动。将三根绳子系在同一点O，每根绳子的另一端各挂一定数量的砝码（每个砝码的质量均为m），当系统达到平衡时，记录每根绳上的砝码数量便可得出三根绳子的拉力大小，按照正确步骤进行操作，完成实验。回答下列问题：

（1）下列说法正确的是______

A．必须以OP2、OP3绳的拉力为相邻边作平行四边形

B．若三根绳互成120°角，则三根绳所挂钩码数量相等

C．以OP2、OP3绳的拉力作平行四边形，所夹对角线（合力理论值）大小与OP1拉力大小相同，则验证了力的平行四边形定则

D．三根绳可以用橡皮筋代替

（2）实验时，若O点的位置不在圆桌中心______（填“会”或“不会”）影响实验结论。

（3）若三个滑轮不在同一水平面上，且高度偏差较大______（填“能”或“不能”）在白纸上准确记录力的大小和方向。

2.实验器材的创新

【例3】某小组为了验证力的平行四边形定则，设计了如图甲所示的实验：在一个半圆形刻度盘上安装两个可以沿盘边缘移动的拉力传感器A、B，两传感器的挂钩分别系