《实验：探究两个互成角度的力的合成规律》相互作用——力PPT

《实验：探究两个互成角度的力的合成规律》相互作用——力PPT

第一部分内容：实验基础

实验目的

1.练习用作图法求两个力的合力。

2.验证两个互成角度的力合成的平行四边形定则。

实验原理

1．合力F′的确定：把一端固定的同一根橡皮条拉伸到某点，一次只用一个力F′的作用，另一次用两个共点力F1与F2的共同作用，则F′为F1和F2的合力。

2．合力理论值F的确定：作出F1和F2的图示，根据平行四边形定则利用作图法求得合力F。

3．平行四边形定则的验证：在实验误差允许的范围内，比较F′和F是否大小相等、方向相同。

实验器材

方木板、白纸、弹簧测力计两个、橡皮条、细绳套、三角板、刻度尺、图钉若干。

实验步骤与数据处理

1．用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。

2．用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套。

3．用两个弹簧测力计分别勾住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条的结点拉到某一位置O，如图甲所示。记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向。

4．用铅笔和刻度尺从O点沿两个细绳套的方向画直线，按选定的标度作出这两个弹簧测力计的读数F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，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，如图乙所示。

5．只用一个弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向，用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出这个弹簧测力计的拉力F′的图示，如图乙所示。

6．比较力F′与用平行四边形定则求出的合力F在大小和方向上是否相同。

7．改变两个力F1和F2的大小和夹角，再重复实验两次。

误差分析

1．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白纸之间有摩擦力存在会引起系统误差。

2．两次测量拉力时，橡皮条的结点不可能做到完全拉到同一点从而会造成偶然误差。

3．两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。

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实验探究两个互成角度的力的合成规律PPT，第二部分内容：实验考点

考点一 实验原理与操作

[典例1]　“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳，图乙为白纸上根据实验要求画出的图示。

(1)本实验中“等效替代”的含义是________。

A．橡皮条可以用细绳替代

B．左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果

C．右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果

D．两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代

(2)图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________。

(3)[多选]下列措施中可减小实验误差的是________。

A．拉橡皮条的细绳细些且长度适当

B．拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板面平行

C．记录弹簧测力计拉力方向时，标记同一细绳方向的两点要远些

D．应使拉力F1和F2的夹角为90°

[解析](1)本实验中“等效替代”的含义是两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代，故D正确。

(2)题图乙中的F是合力的理论值，而F′是合力的实际值，两力中，方向一定沿AO方向的是F′。

(3)拉橡皮条的细绳细些且长度适当，以便确定力的方向，选项A正确；拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板面平行，选项B正确；记录弹簧测力计拉力方向时，标记同一细绳方向的两点要远些，这样可减小记录方向时产生的误差，选项C正确；拉力F1和F2的夹角不一定为90°，大小适当即可，选项D错误。

[对点训练]

1．做“探究两个互成角度的力合成的规律”的实验时：

(1)下列器材必需要用的是________(多选)。

(2)在做上述实验时，在水平放置的木板上垫上一张白纸，把橡皮条的一端固定在板上，另一端拴上两个细绳套，通过细绳用两个互成角度的弹簧测力计拉橡皮条，使结点移到某一位置O，此时需记下：①______________；②______________；

③______________。然后用一个弹簧测力计把橡皮条拉长，使结点到达________________，再记下________________。

(3)在某次实验中，某同学的实验结果如图所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳结点的位置。图中________是力F1与F2的合力的理论值；________是力F1与F2的合力的实验值。通过把F和F′进行比较，验证平行四边形定则。

解析：(1)实验中要作平行四边形，故需要用刻度尺，要通过弹簧测力计拉伸橡皮条来显示力的效果。

(2)实验中要记录橡皮条拉伸后O点的位置、弹簧测力计的读数及力的方向。

(3)本实验中合力的理论值是通过作平行四边形得出，而合力的实验值则是通过用一个弹簧测力计拉橡皮条使结点到达同一O点而直接测得。

考点二 数据处理和误差分析

[典例2]在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮条、细绳套和一个弹簧测力计。

(1)为完成实验，某同学另找来一根弹簧，测量其劲度系数，得到的实验数据如表所示。

(2)某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图所示，其读数为________N；同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 N，请画出这两个共点力的合力F合。

(3)由图得到F合＝________N。

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