適用于新教材2024屆高考物理一輪復習學案第二章相互作用實驗三探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律粵教版

實驗三探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律目標要求1.掌握實驗原理、器材、步驟及注意事項.2.理解教材基本實驗的數(shù)據(jù)處理方法，并會進行誤差分析.3.理解創(chuàng)新和拓展實驗原理并會處理數(shù)據(jù)，進行誤差分析．實驗技能儲備1．實驗原理如果兩個互成角度的力F1、F2作用于掛在橡皮條一端的小圓環(huán)上，與只用一個力F作用于小圓環(huán)上都能使小圓環(huán)伸長到同一點，也就是作用效果相同，則F為F1和F2的合力，用虛線把拉力F的箭頭端分別與F1、F2的箭頭端連接，看所圍成的形狀是否為平行四邊形．2．實驗器材力的關系探究裝置、三角板、刻度尺、鉛筆．3．實驗步驟(1)將夾子夾在“力的關系探究裝置”的“0”號射線頂端．(2)如圖(a)所示，分別將彈簧測力計連接在兩根細繩的末端，沿任意兩條射線方向拉細繩，使匯力圓環(huán)與平板上的定位圓重合．用鉛筆在平板上記下這兩個拉力的大小和方向．(3)如圖(b)所示，直接用一個彈簧測力計拉細繩，同樣使匯力圓環(huán)與平板上的定位圓重合，用鉛筆在平板上記下這個拉力的大小和方向．(4)在平板上用力的圖示法作出三個力，如圖(c)所示，觀察這三個力所構成的幾何圖形．(5)改變第(2)步中兩個拉力的大小和方向，重復上述實驗步驟．4．誤差分析(1)實驗中，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板面之間有摩擦力存在會引起系統(tǒng)誤差．(2)兩次測量拉力時，匯力圓環(huán)的位置不可能做到完全拉到同一點會造成偶然誤差．考點一教材原型實驗例1(2023·廣東韶關市北江實驗學校模擬)實驗小組的同學利用圖甲實驗裝置探究“求合力的方法”實驗．圖中橡皮條的一端固定在水平木板上，M、N為彈簧測力計，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．請回答下列問題：(1)下列說法中正確的是________(選填正確選項前字母)．A．拉橡皮條時，彈簧測力計、橡皮條、細繩應貼近木板且與木板平面平行B．兩彈簧測力計系的兩條細繩必須等長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，F(xiàn)1、F2方向間夾角應為90°(2)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在白紙上所作圖如圖乙所示，乙圖中F1、F2、F、F′四個力，其中力________(選填上述字母)不是由彈簧測力計直接測得的．(3)實驗中，要求先后兩次力的作用效果相同，指的是________(選填正確選項前字母)．A．橡皮條沿同一方向伸長同一長度B．橡皮條沿同一方向伸長C．橡皮條伸長到同一長度D．兩個彈簧測力計拉力F1和F2的大小之和等于一個彈簧測力計拉力的大小(4)圖丙是測量中彈簧測力計M的示數(shù)，讀出該力大小為________N．考點二探索創(chuàng)新實驗常見創(chuàng)新實驗方案合力的改進：橡皮筋伸長到同一位置→鉤碼(重物)的重力不變分力的改進：彈簧測力計示數(shù)→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(力傳感器,鉤碼的重力))力的大小創(chuàng)新：彈簧測力計的示數(shù)→橡皮筋長度的變化考向1實驗原理的改進例2某同學要驗證力的平行四邊形定則，所用器材有：輕彈簧一只，鉤碼一個，橡皮條一根，刻度尺及細繩若干．實驗步驟：①用輕彈簧豎直懸掛鉤碼，靜止時測得彈簧的伸長量為1.5cm.②如圖所示，把橡皮條的一端固定在豎直板上的A點，用兩根細繩連在橡皮條的另一端，其中一根細繩掛上鉤碼，另一根細繩與輕彈簧連接并用力拉彈簧使橡皮條伸長，讓細繩和橡皮條的結點到達O點，用鉛筆在白紙上記下O點的位置，并分別沿細繩的方向在適當位置標出點B、C.③測得輕彈簧的伸長量為2.3cm.④去掉鉤碼，只用輕彈簧仍將結點拉到O點的位置，并標出了力F作用線上的一點D，測得此時輕彈簧的伸長量為2.5cm.請完成下列問題：(1)該實驗____________(選填“需要”或“不需要”)測出鉤碼的重力；(2)在圖中以O為力的作用點，每一個小方格邊長代表0.5cm，以0.5cm為標度作出各力的圖示，并根據(jù)平行四邊形定則作出步驟②中的兩個力的合力F′的圖示；(3)觀察比較F和F′，得出的結論是_________________________________________________________________________________________________________________.考向2測量物理量的創(chuàng)新例3某實驗小組欲驗證力的平行四邊形定則．實驗步驟如下：①將彈簧測力計固定在貼有白紙的豎直木板上，使其軸線沿豎直方向；②如圖甲所示，將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧測力計的掛鉤上，另一端用圓珠筆尖豎直向下拉，直到彈簧測力計的示數(shù)為某一設定值，將橡皮筋兩端的位置標記為O1、O2，記錄彈簧測力計的示數(shù)F，測量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長度l)．每次將彈簧測力計的示數(shù)改變1.00N，測出對應的l，部分數(shù)據(jù)如下表所示；F/N01.002.003.004.005.006.007.00l/cml011.0012.0013.0014.0015.0016.0017.00③找出步驟②中F＝7.00N時橡皮筋兩端的位置，重新標記為O、O′(橡皮筋上端為O，下端為O′)，此時橡皮筋的拉力記為FOO′；④在掛鉤上涂抹少許潤滑油，將橡皮筋搭在掛鉤上，如圖乙所示，用兩圓珠筆尖成適當角度地同時拉橡皮筋的兩端，使掛鉤的下端到達O點，將兩筆尖的位置標記為A、B，橡皮筋OA段的拉力記為FOA，OB段的拉力記為FOB；⑤根據(jù)給出的標度，作出FOA和FOB的合力F′，如圖丙所示．(1)利用表中數(shù)據(jù)可得l0＝________cm；(2)若測得OA＝7.50cm，OB＝7.50cm，則FOA的大小為________N；(3)通過比較F′與________的大小和方向，即可得出實驗結論．考向3實驗器材的創(chuàng)新例4如圖所示，某實驗小組同學利用DIS實驗裝置研究力的平行四邊形定則，A、B為兩個相同的雙向力傳感器，該型號傳感器在受到拉力時讀數(shù)為正，受到壓力時讀數(shù)為負．A連接質量不計的細繩，可沿固定的圓弧形軌道移動．B固定不動，通過光滑鉸鏈連接長為0.3m的桿．將細繩連接在桿右端O點構成支架．保持桿在水平方向，按如下步驟操作：①測量繩子與水平桿的夾角∠AOB＝θ；②對兩個傳感器進行調零；③用另一根繩在O點懸掛一個鉤碼，記錄兩個傳感器的讀數(shù)；④取下鉤碼，移動傳感器A改變θ角，重復上述實驗步驟，得到表格．F1/N1.0010.580…1.002…F2/N－0.868－0.291…0.865…θ30°60°…150°…(1)根據(jù)表格，A傳感器對應的是表中力________(選填“F1”或“F2”)．鉤碼質量為_____kg(g取10m/s2，結果保留1位有效數(shù)字)．(2)本實驗中多次對傳感器進行調零，對此操作說明正確的是________．A．因為事先忘記調零B