學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精學案7實驗:探究求合力的方法[目標定位］1.探究互成角度的兩個力合成的平行四邊形定則.2。練習用作圖法求兩個力的合力．一、實驗原理一個力F的作用效果與兩個共點力F1和F2的共同作用效果都是把橡皮條結點拉伸到某點，則F為F1和F2的合力，作出F的圖示,再根據力的平行四邊形定則作出F1和F2的合力F′的圖示，比較F′與F在實驗誤差允許范圍內是否大小相等、方向相同，即得到互成角度的兩個力的合成遵從平行四邊形定則．二、實驗器材方木板、白紙、圖釘若干、細芯鉛筆、橡皮條一段、細繩套兩個、彈簧測力計兩個、三角板、刻度尺．三、實驗過程1．儀器的安裝（1)釘白紙：用圖釘把一張白紙釘在方木板上，將方木板放在水平桌面上．(2）拴繩套:用圖釘把橡皮條的一端固定在木板上的A點，在橡皮條的另一端拴上兩條細繩套．2．操作與記錄（1)兩力拉：用兩個彈簧測力計分別鉤住兩個細繩套,互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結點到達某一位置O(如圖1所示)．用鉛筆描下結點O的位置和兩條細繩套的方向，并記錄彈簧測力計的讀數．圖1（2)一力拉：只用一個彈簧測力計，通過細繩套把橡皮條的結點拉到與前面相同的位置O,記下彈簧測力計的讀數和細繩套的方向．3．作圖對比（1)理論值：在白紙上按比例從O點開始作出兩個彈簧測力計同時拉橡皮條時拉力F1和F2的圖示,利用刻度尺和三角板根據平行四邊形定則求出合力F(如圖2所示）．圖2(2)測量值：按同樣的比例用刻度尺從O點起作出一個彈簧測力計拉橡皮條時拉力F′的圖示．(3）相比較:比較F′與用平行四邊形定則求得的合力F在實驗誤差允許的范圍內是否相等．4．重復改變兩個分力F1和F2的大小和夾角,再重復實驗兩次，比較每次的F與F′在實驗誤差允許的范圍內是否相等．四、誤差分析1．彈簧測力計使用前沒調零會造成誤差．2．使用中,彈簧測力計的彈簧和外殼之間、指針和外殼之間或彈簧測力計的外殼和紙面之間有摩擦力存在會造成誤差．3．兩次測量拉力時，橡皮條的結點沒有拉到同一點會造成偶然誤差．4．兩個分力的夾角太小或太大，F1、F2數值太小，應用平行四邊形定則作圖時,會造成偶然誤差．五、注意事項1．結點（1）定位O點時要力求準確；(2)同一次實驗中橡皮條拉長后的O點必須保持位置不變．2．拉力（1)用彈簧測力計測拉力時要使拉力沿彈簧測力計軸線方向；(2)應使橡皮條、彈簧測力計和細繩套位于與紙面平行的同一平面內；（3)兩個分力F1、F2間的夾角θ不要太大或太小．3．作圖(1)在同一次實驗中，選定的比例要相同；（2）嚴格按力的圖示要求和幾何作圖法作出平行四邊形，求出合力．例1李明同學在做“探究求合力的方法”實驗時，利用坐標紙記下了橡皮條的結點位置O以及兩只彈簧測力計拉力的大小，如圖3(a）所示．圖3(1)試在圖（a)中作出無實驗誤差情況下F1和F2的合力圖示，并用F表示此力．(2)有關此實驗，下列敘述正確的是（）A．兩彈簧測力計的拉力可以同時比橡皮條的拉力大B．橡皮條的拉力是合力，兩彈簧測力計的拉力是分力C．兩次拉橡皮條時，需將橡皮條結點拉到同一位置O,這樣做的目的是保證兩次彈簧測力計拉力的效果相同D．若只增大某一只彈簧測力計的拉力大小而保持橡皮條結點位置不變,只需調整另一只彈簧測力計拉力的大小即可(3）如圖(b）所示是李明和張華兩位同學在做以上實驗時得到的結果,其中哪一個實驗比較符合實驗事實?(力F′是用一只彈簧測力計拉時的圖示）________________________________________________________________________.(4）在以上比較符合實驗事實的一位同學的實驗中,造成誤差的主要原因是：(至少寫出兩種情況）________________________________________________________________________。答案(1）如圖所示(2)AC(3）張華的實驗比較符合實驗事實（4)①F1的方向比真實方向偏左；②F2的大小比真實值偏小且方向比真實方向偏左；③作圖時兩虛線不分別與F1線和F2線平行例2在“探究求合力的方法”的實驗中某同學的實驗情況如圖4所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細繩的結點，OB和OC為細繩．圖4(1）本實驗采用的科學方法是()A．理想實驗法 B．等效替代法C．控制變量法 D．建立物理模型法(2）本實驗中，采取下列哪些方法和步驟可以減小實驗誤差()A．兩個分力F1、F2間的夾角越大越好B．拉橡皮條的細繩要稍長一些C．實驗中，彈簧測力計必須與木板平行D．讀數時視線要正對彈簧測力計刻度解析(1）本實驗是采用等效替代的方法,當兩個力作用使橡皮條結點O伸長到某一點,另一個力作用也使橡皮條結點O伸長到同一點時，這個力就是前兩個力的合力，選B.(2)本實驗中兩彈簧測力計所拉繩間的夾角一般在60°到120°之間較合適,A錯誤；為了減小誤差，便于確定兩拉力的方向，拉橡皮條的細繩要稍長一些，且必須使橡皮條、細繩、彈簧測力計都與木板平行，細繩要與彈簧測力計軸線在同一直線上，讀數時視線要正對彈簧測力計刻度，B、C、D均正確．答案（1）B（2)BCD1.在做完“探究求合力的方法”實驗后，某同學將其實驗操作過程進行了回顧，并在筆記本上記下如下幾條體會，你認為他的體會中正確的是（）A．用兩只彈簧測力計拉橡皮條時,應使兩細繩套間的夾角為90°，以便算出合力的大小B．用兩只彈簧測力計拉橡皮條時合力的圖示F與用一只彈簧測力計拉橡皮條時力的圖示F′不完全重合,在誤差允許范圍內，可以說明“力的平行四邊形定則”成立C．若F1、F2方向不變，而大小各增加1N,則合力的方向也不變，大小也增加1ND．在用彈簧測力計拉橡皮條時,應使彈簧測力計的彈簧與木板平面平行答案BD解析用兩只彈簧測力計拉橡皮條時，兩細繩套的夾角約在60°～120°范圍,實驗中不需要計算出合力的大小，沒必要非得把細繩套間夾角設定為90°，A錯．實驗中F與F′的圖示不一定完全重合，只要兩者長度差不多，夾角很小,就可以近似認為驗證了“力的平行四邊形定則",B對．F1、F2夾角不確定，它們的大小與合力F的大小關系不確定，不能通過F1、F2大小的變化確定F大小的變化，C錯．實驗時必須使彈簧測力計的彈簧與木板平面平行，D對．2．某同學用如圖5所示的實驗裝置來探究求合力的方法．彈簧測力計A掛于固定點P，下端用細線掛一重物M.彈簧測力計B的一端用細線系于O點，手持另一端水平向左拉，使結點O靜止在某位置．分別讀出彈簧測力計A和B的示數,并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點的位置和拉線方向．圖5(1）本實驗用的彈簧測力計示數的單位為N，圖中A的示數為________N。(2)下列不必要的實驗要求是________．（請填寫選項前對應的字母)A．應測量重物M所受的重力B．彈簧測力計應在使用前校零C．拉線方向應與木板平面平行D．改變拉力，進行多次實驗，每次都要使O點靜止在同一位置(3）某次實驗中，該同學發現彈簧測力計A的指針稍稍超出量程，請您提出兩個解決辦法．答案（1）3.60(2)D(3）①改變彈簧測力計B拉力的大小;②減小重物M的質量(或將A更換成較大量程的彈簧測力計、改變彈簧測力計B拉力的方向等）解析(1)由彈簧測力計可讀出數據為3。60N；(2)因為只要O點受力平衡，三個力的合力為零即可，沒有必要每次都要使O點靜止在同一位置，故選D；(3)減小重物M的質量，可使彈簧測力計的讀數減小，將A更換成較大量程的彈簧測力計以及改變彈簧測力計B拉力的方向也可．1。在“探究求合力的方法”實驗中，先將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上帶有繩套的兩根細繩．實驗時，需要兩次拉伸橡皮條,一次是通過兩細繩用兩個彈簧測力計互成角度地拉橡皮條，另一次是用一個彈簧測力計通過細繩拉橡皮條．實驗對兩次拉伸橡皮條的要求中，下列說法正確的是________(填字母代號）．A．將橡皮條拉伸相同長度即可B．將橡皮條沿相同方向拉到相同長度C．將彈簧測力計都拉伸到相同刻度D．將橡皮條和繩的結點拉到相同位置答案BD解析實驗中兩次拉伸橡皮條時，應要求兩次的作用效果必須完全相同，即橡皮條被拉伸的方向、長度完全相同,所以答案選B、D.2．在“探究求合力的方法”的實驗中，某同學的實驗情況如圖1甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細繩的結點，OB和OC為細繩．圖乙是在白紙上根據實驗結果畫出的力的圖示，下列說法中正確的是（）圖1A．圖乙中的F是力F1和F2合力的理論值，F′是力F1和F2合力的實際測量值B．圖乙的F′是力F1和F2合力的理論值,F是力F1和F2合力的實際測量值C．在實驗中，如果將細繩也換成橡皮條，那么對實驗結果沒有影響D．在實驗中,如果將細繩也換成橡皮條，那么對實驗結果有影響答案BC解析F1與F2合成的理論值是通過平行四邊形定則算出的值，而實際測量值是單獨一個力拉O點時的值，因此F′是F1與F2合成的理論值，F是F1與F2合成的實際測量值，故A錯誤，B正確．由于作用效果相同，將兩個細繩換成兩根橡皮條，不會影響實驗結果，故C正確，D錯誤．3．某同學做“探究求合力的方法”實驗時，主要步驟有A．在桌上放一塊方木板,在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上；B．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，在橡皮條的另一端拴上兩條細繩，細繩的另一端系著繩套;C．用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套,互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長,結點到達某一位置O，記錄下O點的位置，讀出兩個彈簧測力計的示數；D．按選好的標度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F；E．只用一只彈簧測力計，通過細繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計的示數,記下細繩的方向，按同一標度作出這個力F′的圖示；F．比較F′和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結論．上述步驟中:(1)有重要遺漏的步驟的序號是________和________;(2）遺漏的內容分別是____________________________和_____________________________．答案（1)CE（2）C中應加上“記下兩條細繩的方向”E中應說明“把橡皮條的結點拉到同一位置O"解析（1）根據“探究求合力的方法”實驗的操作規程可知,有重要遺漏的步驟的序號是C、E.（2）在C中未記下兩條細繩的方向，E中未說明是否把橡皮條的結點拉到同一位置O。4．圖2甲為“探究求合力的方法"的實驗裝置．圖2（1）下列說法中正確的是________．A．在測量同一組數據F1、F2和合力F的過程中，拉橡皮條結點到達的位置O的位置不能變化B．用彈簧測力計拉細繩時,拉力方向必須豎直向下C．F1、F2和合力F的大小都不能超過彈簧測力計的量程D．為減小測量誤差，F1、F2方向間夾角應為90°（2）某次操作時，一只彈簧測力計的指針如圖乙所示,由圖可知拉力的大小為________N。答案（1）AC(2）4.005．在“探究求合力的方法"實驗中，部分實驗步驟如下,請完成有關內容：A．將一根橡皮條的一端固定在貼有白紙的豎直平整木板上,另一端綁上兩根細線．B．在其中一根細線末端掛上5個質量相等的鉤碼，使橡皮條拉伸，如圖3甲所示，記錄：________、________、________.C．將步驟B中的鉤碼取下，分別在兩根細線末端掛上4個和3個質量相等的鉤碼，用兩光滑硬棒B、C使兩細線互成角度，如圖乙所示，小心調整B、C的位置,使________，記錄______________________．圖3答案步驟B：鉤碼個數（或細線拉力）橡皮條與細線結點的位置O細線的方向（說明：能反映細線方向的其他記錄也可以）步驟C:橡皮條與細線結點的位置與步驟B中結點的位置O重合鉤碼個數和對應的細線方向6．某同學用如圖4甲所示的裝置做“探究求合力的方法"實驗．將一木板豎直平行放在鐵架臺和輕彈簧所在平面后面．其部分實驗操作如下，請完成下列相關內容：丙圖4(1）如圖甲，在木板上記下懸掛兩個鉤碼時彈簧末端的位置O;(2)如圖乙所示，卸下鉤碼,然后將兩細繩套系在彈簧下端，用兩彈簧測力計將輕彈簧末端拉到同一位置O,記錄細繩套AO、BO的________及兩彈簧測力計相應的讀數．其中B彈簧測力計的讀數為________N；(3）該同學在坐標紙上畫出兩彈簧拉力FA、FB的大小和方向如圖丙所示,請在圖丙中作出FA、FB的合力F′;(4）已知鉤碼的重力，可得彈簧所受的拉力F如圖丙所示，觀察比較F和F′，得出結論________．答案（2)方向11.40(3)如圖所示(4）在誤差允許的范圍內，F＝F′.7．在做“探究求合力的方法"的實驗中，在水平放置的木板上墊一張白紙，把橡皮條的一端固定在A點上,另一端連接兩根細線，然后通過細線用兩個互成角度的彈簧測力計來拉橡皮條,使橡皮條與細線的結點伸長到某一點O,此時需記錄下:(1）_____________________________________________________________