还剩6页未读，
继续阅读
物理必修 第一册第1节 科学探究:力的合成第2课时导学案
展开
这是一份物理必修 第一册第1节 科学探究:力的合成第2课时导学案，共9页。学案主要包含了实验目的，实验原理，实验器材，实验步骤，数据分析及结论，误差分析，注意事项等内容，欢迎下载使用。
一、实验目的
1．探究两个互成角度的共点力与其合力间的关系。
2．学习用等效思想探究矢量合成的方法。
二、实验原理
1．让两个互成角度的共点力F1与F2作用于某一物体，并产生明显的作用效果。
2．用一个力F来代替F1和F2，产生同样的作用效果。
3．测出F1、F2和F，比较它们的大小和方向，找出规律。
三、实验器材
木板、橡皮筋、细线、弹簧测力计、图钉、白纸、铅笔、刻度尺、三角板。
四、实验步骤
1．如图(a)所示，在铺有白纸的木板上，将橡皮筋一端用图钉固定于A点，另一端与两细线打一个结点B。两细线分别挂上弹簧测力计。
2．如图(b)所示，分别用力拉两只弹簧测力计，用铅笔标出结点B被拉伸到的位置，记为O点。记下此时两只弹簧测力计的示数F1、F2，并沿两细线标记出力的方向。
3．如图(c)所示，用力拉一只弹簧测力计，同样将结点B拉到O处，记下此时弹簧测力计的示数F，并沿细线标记出力的方向。
4．用力的图示画出F1、F2及F。
五、数据分析及结论
1．数据分析
(1)比较F1、F2、F的大小和方向，能否看出三者之间的关系？试一试，将F1、F2、F的箭头端用虚线连起来，找出满足的规律并进行论证。
(2)改变两个力F1与F2的大小和夹角，再重复上述实验两次。
2．实验结论
在实验误差允许的范围内，F是F1与F2的合力，F1、F2和F满足平行四边形定则。
六、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，以及弹簧测力计的外壳和纸面之间有摩擦力存在会引起系统误差。
2．两次测量拉力时，橡皮筋的结点不可能做到完全拉到同一点而造成偶然误差。
3．两个分力的夹角太小或太大，F1、F2数值太小，作出力的图示求合力时，都可能造成偶然误差。
七、注意事项
1．结点
(1)定位结点时要准确；
(2)同一次实验中橡皮筋结点位置必须保持不变。
2．拉力
(1)用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向；
(2)应使橡皮筋、弹簧测力计和细线套位于与纸面平行的同一平面内；
(3)两个分力F1、F2间的夹角不要太大或太小。
3．作图
(1)在同一次实验中，选定的标度要相同；
(2)严格按力的图示要求和作图法作出F1、F2及F之间满足的关系，求出合力。
[例题1] 做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验时：
(1)本实验采用的科学方法是________。
A．理想实验法 B．等效替代法
C．控制变量法D．建立物理模型法
(2)已有的器材为：方木板、白纸、两个弹簧测力计、细绳套、刻度尺、三角板、图钉和铅笔，还必须有________。
(3)某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在板上一点，两个细绳套系在橡皮条的另一端。请将接下来的实验操作补充完整：
①先用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图甲所示。此时需记下：结点位置(记为O点)、两个弹簧测力计的读数及________。
②然后用一个弹簧测力计把橡皮条拉长，使结点到达________，记录弹簧测力计读数F′及________。
(4)该同学的实验结果如图乙所示，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与F′进行比较，探究出两个互成角度的力的合成规律是平行四边形定则。
[解析] (1)合力与分力是等效替代的关系，所以本实验采用的等效替代法，故B正确。
(2)实验器材中缺少橡皮条。
(3)①通过记录两条细绳所在方向，确定两个分力的方向。
②为保证力的作用效果相同，两次橡皮条的结点到达同一位置O。需要记录弹簧测力计读数以及细绳所在方向。
(4)F是根据等效替代原理，通过测量得到的实验值，F′是根据平行四边形定则作图得到的理论值。
[答案] (1)B (2)橡皮条 (3)①两条细绳所在方向 ②O点 细绳所在方向 (4)F′ F
(1)为使合力的作用效果与两个分力共同作用的效果相同，每次实验必须保证结点位置保持不变。
(2)利用平行四边形定则求得的合力与实际的合力往往不相同，但实际的合力一定沿橡皮筋伸长的方向。
(3)在同一次实验中，选定的标度要相同，严格按力的图示和几何作图法的要求作出平行四边形，求出合力。
[例题2] 某同学用如图甲所示的装置“探究两个互成角度的力的合成规律”。将一木板(图中未画出)竖直放置，与铁架台和轻弹簧所在平面平行。其部分实验操作如下，请完成下列相关内容：
(1)如图甲，在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O。
(2)卸下钩码然后将两轻细绳套系在弹簧下端，用两弹簧测力计将弹簧末端拉到同一位置O，记录细绳套AO，BO的________及两弹簧测力计相应的读数。图乙中弹簧测力计B的读数为________N。
(3)该同学在坐标纸上画出两弹簧测力计拉力FA，FB的大小和方向如图丙所示，请在图丙中作出FA，FB的合力F′。
(4)已知钩码的重力，可得弹簧所受的拉力F如图丙所示，观察比较F和F′，得出结论：________________________________________________________________________。
[解析] (2)实验需要通过以分力为邻边作平行四边形，探究两个互成角度的力的合成规律，因此实验中要记录细绳套AO，BO的方向和拉力大小，拉力大小由弹簧测力计读出。弹簧测力计B的分度值为0.1 N，估读一位，则示数为11.40 N。
(3)分别过FA，FB的箭头端作FB，FA的平行线得平行四边形，过O点作对角线，该对角线即为FA，FB的合力，如图所示。
(4)通过观察比较F和F′，可得到结论：在实验误差允许范围内，F和F′大小和方向相同。
[答案] (2)方向 11.40 (3)图见解析 (4)在实验误差允许范围内，F和F′大小和方向相同
[例题3] 某同学利用如图甲所示的装置验证力的平行四边形定则。在竖直放置、贴有白纸的木板上固定有两个轻质小滑轮，细线A、B和OC连结于O点，细线A、B绕过两滑轮，D、E是细线与光滑滑轮槽的两个切点，在细线末端A、B、C三处分别挂有不同数量的相同钩码，设所挂钩码个数分别用N1、N2、N3表示，挂上适当数量的钩码，当系统平衡时进行相关记录，改变所挂钩码的数量，重复进行多次实验。
(1)下列关于本实验操作的描述，正确的有________。
A．需要利用天平测出钩码的质量
B．∠EOD不宜过大
C．两滑轮的轴心不必处于同一条水平线上
D．每次实验都应使细线的结点O处于同一位置
(2)每次实验结束后，需要记录的项目有N1、N2、N3的数值和____________________。
(3)该同学利用某次实验结果在白纸上绘制了如图乙所示的实验结果处理图，则根据你对本实验的理解，要验证力的平行四边形定则，还需要对该图做出如下完善：__________
________________________。
[解析] (1)用钩码的个数可以代表拉力的大小，因此不需要测量钩码的质量，故A错误；∠EOD若太大，导致其合力较小，增大了误差，则∠EOD不宜过大，故B正确；只要便于记录通过滑轮的力的方向即可，两滑轮的轴心不必处于同一条水平线上，故C正确；该题应用了物体的平衡来探究力的平行四边形定则，不需要每次实验都使细线的结点O处于同一位置，故D错误。
(2)为验证平行四边形定则，必须作受力图，所以先明确受力点，即标记结点O的位置，其次要作出力的方向并读出力的大小，最后作出力的图示，因此要做好记录，是从力的三要素角度出发，要记录钩码的个数和记录OC、OD和OE三段细线的方向。
(3)本实验是要验证力的平行四边形定则，故应将由平行四边形定则得出的合力与真实的合力进行比较，去判断平行四边形定则得出的结果是否正确，由题图乙可知，要验证平行四边形定则，还需要过O点作出与FOC等大反向的力F′。
[答案] (1)BC (2)OC OD OE三段细线的方向
(3)过O点作出与FOC等大反向的力F′
1．在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，下列说法正确的是( )
A．两分力的夹角越大越好
B．改用一只弹簧测力计拉时，必须将橡皮条结点拉至同一位置O
C．橡皮条系的细绳应尽可能短些
D．若F与F′不重合，证明平行四边形定则错误
解析：选B 两分力的夹角很大时，作图误差太大，所以A错误；橡皮条系的细绳应尽量长些，便于确定拉力的方向，C错误；验证过程中，因读数、作图等误差因素的存在，F与F′不完全重合是正常的，故D错误；为保证作用效果相同，两次拉橡皮条时，必须使结点拉至同一位置O，所以B正确。
2．在进行“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，用如图(a)所示的两个力拉弹簧使之伸长至某一位置，并适当调整力的方向，使两力之间的夹角为90°。(图中钩码规格相同)
(1)换用一根线牵引弹簧如图(b)，使弹簧的伸长量与两个力作用时相同，此时需要挂__________个与图(a)中相同规格的钩码。
(2)你对合力与分力遵循什么样的规律作出的猜想是__________________。
(3)本实验采用的科学方法是____________。
A．理想实验 B．等效替代
C．控制变量D．物理模型
解析：(1)设一个钩码的重力为G，图(a)中互成90°的两个力分别为4G和3G，则合力为5G，图(b)中为了保持拉力的作用效果相同，故要挂5个相同的钩码。
(2)根据3、4、5个钩码及夹角的关系，可知猜想出力的合成遵循平行四边形定则或三角形定则。
(3)该实验保证合力与几个分力共同作用的作用效果相同，运用了等效替代法，故选B。
答案：(1)5 (2)力的合成遵循平行四边形定则(或三角形定则) (3)B
3．某同学在学完“力的合成”后，想在家里做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验。他从学校的实验室里借来两个弹簧测力计，按如下步骤进行实验。
A．在墙上贴一张白纸用来记录弹簧测力计弹力的大小和方向
B．在一个弹簧测力计的下端悬挂一装满水的水杯，记下静止时弹簧测力计的读数F
C．将一根大约30 cm长的细线从杯带中穿过，再将细线两端分别拴在两个弹簧测力计的挂钩上。在靠近白纸处用手对称地拉开细线，使两个弹簧测力计的示数相等，在白纸上记下细线的方向，弹簧测力计的示数如图甲所示
D．在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力的图示，如图乙所示，以两力为邻边作平行四边形，作出所夹对角线F′
(1)在步骤C中，弹簧测力计的读数为________N。
(2)在步骤D中，F′＝________N。
(3)若________________，就可以说明力的合成遵循平行四边形定则。
解析：(1)弹簧测力计读数时需要估读，最终的读数要以有效数字的形式给出，根据题图甲弹簧测力计指针的位置，可读出力的大小为3.00 N。
(2)根据力的大小可以用线段的长度来表示，利用刻度尺和三角板在题图乙上，由已知的两个力作出平行四边形，测量出两力之间的对角线的长度，与标度为1 N的长度进行比较，可求出F′的大小约为5.2 N。
(3)若F′近似在竖直方向且数值与F近似相等，在实验误差允许的范围内可以说明力的合成遵循平行四边形定则。
答案：(1)3.00 (2)5.2 (3)F′近似在竖直方向且数值与F近似相等
4.某同学在家中尝试探究两个互成角度的力的合成规律，他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：如图所示，将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为O，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物。
(1)为完成实验，下述操作中必须进行的是________。
A．测量细绳的长度
B．测量橡皮筋的原长
C．测量悬挂重物后橡皮筋的长度
D．记录悬挂重物后结点O的位置
(2)钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是________。
解析：(1)必须测量橡皮筋的原长和悬挂重物后橡皮筋的长度，这样才能确定橡皮筋的伸长量，确定各力的大小；还需记录悬挂重物后结点O的位置，同时记录三条橡皮筋所在的方向，以便确定各拉力的方向，根据平行四边形定则作出合力的图示。因此，必须进行的操作是B、C、D。
(2)改变条件再次验证可采用更换不同的重物的方法。
答案：(1)BCD (2)更换不同的重物
5．某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验，实验情况如图甲所示，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。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
(1)如果没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________。
(2)本实验采用的科学方法是________。
A．理想实验法 B．等效替代法
C．控制变量法D．建立物理模型法
(3)实验时，主要的步骤是：
A．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；
B．用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的A点，在橡皮筋的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；
C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，结点到达某一位置O，记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；
D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；
E．只用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮筋使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示；
F．比较F′和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。
上述步骤中，
①有重要遗漏的步骤的序号是________和________；
②遗漏的内容分别是____________________________和________________________。
解析：(1)实验中F是由平行四边形定则得出的，而F′是用一个弹簧测力计作用时，把橡皮筋的结点拉到同一位置O的力，故F′必沿AO方向。由于实验过程不可避免地存在误差，理论值和实验值存在一定的偏差。(2)本实验中采用了两个力的合力与一个力的效果相同来探究两个互成角度的力的合成规律，即采用了等效替代法。(3)力的合成遵循平行四边形定则，力的图示法要表示出力的大小、方向和作用点，因此要表示出分力， 必须先测量出其大小和方向，故步骤C中未记录两条细绳的方向；合力与分力是一种等效替代的关系，替代的前提是等效，实验中合力与分力一定使橡皮筋产生相同的形变效果，故步骤E中遗漏了使结点到达同样的位置。
答案：(1)F′ (2)B (3)①C E ②C中应加上“记下两条细绳的方向” E中应说明“把橡皮筋的结点拉到同一位置O”
实验原理与操作
实验数据的处理
实验拓展与创新
一、实验目的
1．探究两个互成角度的共点力与其合力间的关系。
2．学习用等效思想探究矢量合成的方法。
二、实验原理
1．让两个互成角度的共点力F1与F2作用于某一物体，并产生明显的作用效果。
2．用一个力F来代替F1和F2，产生同样的作用效果。
3．测出F1、F2和F，比较它们的大小和方向，找出规律。
三、实验器材
木板、橡皮筋、细线、弹簧测力计、图钉、白纸、铅笔、刻度尺、三角板。
四、实验步骤
1．如图(a)所示，在铺有白纸的木板上，将橡皮筋一端用图钉固定于A点，另一端与两细线打一个结点B。两细线分别挂上弹簧测力计。
2．如图(b)所示，分别用力拉两只弹簧测力计，用铅笔标出结点B被拉伸到的位置，记为O点。记下此时两只弹簧测力计的示数F1、F2，并沿两细线标记出力的方向。
3．如图(c)所示，用力拉一只弹簧测力计，同样将结点B拉到O处，记下此时弹簧测力计的示数F，并沿细线标记出力的方向。
4．用力的图示画出F1、F2及F。
五、数据分析及结论
1．数据分析
(1)比较F1、F2、F的大小和方向，能否看出三者之间的关系？试一试，将F1、F2、F的箭头端用虚线连起来，找出满足的规律并进行论证。
(2)改变两个力F1与F2的大小和夹角，再重复上述实验两次。
2．实验结论
在实验误差允许的范围内，F是F1与F2的合力，F1、F2和F满足平行四边形定则。
六、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，以及弹簧测力计的外壳和纸面之间有摩擦力存在会引起系统误差。
2．两次测量拉力时，橡皮筋的结点不可能做到完全拉到同一点而造成偶然误差。
3．两个分力的夹角太小或太大，F1、F2数值太小，作出力的图示求合力时，都可能造成偶然误差。
七、注意事项
1．结点
(1)定位结点时要准确；
(2)同一次实验中橡皮筋结点位置必须保持不变。
2．拉力
(1)用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向；
(2)应使橡皮筋、弹簧测力计和细线套位于与纸面平行的同一平面内；
(3)两个分力F1、F2间的夹角不要太大或太小。
3．作图
(1)在同一次实验中，选定的标度要相同；
(2)严格按力的图示要求和作图法作出F1、F2及F之间满足的关系，求出合力。
[例题1] 做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验时：
(1)本实验采用的科学方法是________。
A．理想实验法 B．等效替代法
C．控制变量法D．建立物理模型法
(2)已有的器材为：方木板、白纸、两个弹簧测力计、细绳套、刻度尺、三角板、图钉和铅笔，还必须有________。
(3)某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在板上一点，两个细绳套系在橡皮条的另一端。请将接下来的实验操作补充完整：
①先用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图甲所示。此时需记下：结点位置(记为O点)、两个弹簧测力计的读数及________。
②然后用一个弹簧测力计把橡皮条拉长，使结点到达________，记录弹簧测力计读数F′及________。
(4)该同学的实验结果如图乙所示，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与F′进行比较，探究出两个互成角度的力的合成规律是平行四边形定则。
[解析] (1)合力与分力是等效替代的关系，所以本实验采用的等效替代法，故B正确。
(2)实验器材中缺少橡皮条。
(3)①通过记录两条细绳所在方向，确定两个分力的方向。
②为保证力的作用效果相同，两次橡皮条的结点到达同一位置O。需要记录弹簧测力计读数以及细绳所在方向。
(4)F是根据等效替代原理，通过测量得到的实验值，F′是根据平行四边形定则作图得到的理论值。
[答案] (1)B (2)橡皮条 (3)①两条细绳所在方向 ②O点 细绳所在方向 (4)F′ F
(1)为使合力的作用效果与两个分力共同作用的效果相同，每次实验必须保证结点位置保持不变。
(2)利用平行四边形定则求得的合力与实际的合力往往不相同，但实际的合力一定沿橡皮筋伸长的方向。
(3)在同一次实验中，选定的标度要相同，严格按力的图示和几何作图法的要求作出平行四边形，求出合力。
[例题2] 某同学用如图甲所示的装置“探究两个互成角度的力的合成规律”。将一木板(图中未画出)竖直放置，与铁架台和轻弹簧所在平面平行。其部分实验操作如下，请完成下列相关内容：
(1)如图甲，在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O。
(2)卸下钩码然后将两轻细绳套系在弹簧下端，用两弹簧测力计将弹簧末端拉到同一位置O，记录细绳套AO，BO的________及两弹簧测力计相应的读数。图乙中弹簧测力计B的读数为________N。
(3)该同学在坐标纸上画出两弹簧测力计拉力FA，FB的大小和方向如图丙所示，请在图丙中作出FA，FB的合力F′。
(4)已知钩码的重力，可得弹簧所受的拉力F如图丙所示，观察比较F和F′，得出结论：________________________________________________________________________。
[解析] (2)实验需要通过以分力为邻边作平行四边形，探究两个互成角度的力的合成规律，因此实验中要记录细绳套AO，BO的方向和拉力大小，拉力大小由弹簧测力计读出。弹簧测力计B的分度值为0.1 N，估读一位，则示数为11.40 N。
(3)分别过FA，FB的箭头端作FB，FA的平行线得平行四边形，过O点作对角线，该对角线即为FA，FB的合力，如图所示。
(4)通过观察比较F和F′，可得到结论：在实验误差允许范围内，F和F′大小和方向相同。
[答案] (2)方向 11.40 (3)图见解析 (4)在实验误差允许范围内，F和F′大小和方向相同
[例题3] 某同学利用如图甲所示的装置验证力的平行四边形定则。在竖直放置、贴有白纸的木板上固定有两个轻质小滑轮，细线A、B和OC连结于O点，细线A、B绕过两滑轮，D、E是细线与光滑滑轮槽的两个切点，在细线末端A、B、C三处分别挂有不同数量的相同钩码，设所挂钩码个数分别用N1、N2、N3表示，挂上适当数量的钩码，当系统平衡时进行相关记录，改变所挂钩码的数量，重复进行多次实验。
(1)下列关于本实验操作的描述，正确的有________。
A．需要利用天平测出钩码的质量
B．∠EOD不宜过大
C．两滑轮的轴心不必处于同一条水平线上
D．每次实验都应使细线的结点O处于同一位置
(2)每次实验结束后，需要记录的项目有N1、N2、N3的数值和____________________。
(3)该同学利用某次实验结果在白纸上绘制了如图乙所示的实验结果处理图，则根据你对本实验的理解，要验证力的平行四边形定则，还需要对该图做出如下完善：__________
________________________。
[解析] (1)用钩码的个数可以代表拉力的大小，因此不需要测量钩码的质量，故A错误；∠EOD若太大，导致其合力较小，增大了误差，则∠EOD不宜过大，故B正确；只要便于记录通过滑轮的力的方向即可，两滑轮的轴心不必处于同一条水平线上，故C正确；该题应用了物体的平衡来探究力的平行四边形定则，不需要每次实验都使细线的结点O处于同一位置，故D错误。
(2)为验证平行四边形定则，必须作受力图，所以先明确受力点，即标记结点O的位置，其次要作出力的方向并读出力的大小，最后作出力的图示，因此要做好记录，是从力的三要素角度出发，要记录钩码的个数和记录OC、OD和OE三段细线的方向。
(3)本实验是要验证力的平行四边形定则，故应将由平行四边形定则得出的合力与真实的合力进行比较，去判断平行四边形定则得出的结果是否正确，由题图乙可知，要验证平行四边形定则，还需要过O点作出与FOC等大反向的力F′。
[答案] (1)BC (2)OC OD OE三段细线的方向
(3)过O点作出与FOC等大反向的力F′
1．在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，下列说法正确的是( )
A．两分力的夹角越大越好
B．改用一只弹簧测力计拉时，必须将橡皮条结点拉至同一位置O
C．橡皮条系的细绳应尽可能短些
D．若F与F′不重合，证明平行四边形定则错误
解析：选B 两分力的夹角很大时，作图误差太大，所以A错误；橡皮条系的细绳应尽量长些，便于确定拉力的方向，C错误；验证过程中，因读数、作图等误差因素的存在，F与F′不完全重合是正常的，故D错误；为保证作用效果相同，两次拉橡皮条时，必须使结点拉至同一位置O，所以B正确。
2．在进行“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，用如图(a)所示的两个力拉弹簧使之伸长至某一位置，并适当调整力的方向，使两力之间的夹角为90°。(图中钩码规格相同)
(1)换用一根线牵引弹簧如图(b)，使弹簧的伸长量与两个力作用时相同，此时需要挂__________个与图(a)中相同规格的钩码。
(2)你对合力与分力遵循什么样的规律作出的猜想是__________________。
(3)本实验采用的科学方法是____________。
A．理想实验 B．等效替代
C．控制变量D．物理模型
解析：(1)设一个钩码的重力为G，图(a)中互成90°的两个力分别为4G和3G，则合力为5G，图(b)中为了保持拉力的作用效果相同，故要挂5个相同的钩码。
(2)根据3、4、5个钩码及夹角的关系，可知猜想出力的合成遵循平行四边形定则或三角形定则。
(3)该实验保证合力与几个分力共同作用的作用效果相同，运用了等效替代法，故选B。
答案：(1)5 (2)力的合成遵循平行四边形定则(或三角形定则) (3)B
3．某同学在学完“力的合成”后，想在家里做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验。他从学校的实验室里借来两个弹簧测力计，按如下步骤进行实验。
A．在墙上贴一张白纸用来记录弹簧测力计弹力的大小和方向
B．在一个弹簧测力计的下端悬挂一装满水的水杯，记下静止时弹簧测力计的读数F
C．将一根大约30 cm长的细线从杯带中穿过，再将细线两端分别拴在两个弹簧测力计的挂钩上。在靠近白纸处用手对称地拉开细线，使两个弹簧测力计的示数相等，在白纸上记下细线的方向，弹簧测力计的示数如图甲所示
D．在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力的图示，如图乙所示，以两力为邻边作平行四边形，作出所夹对角线F′
(1)在步骤C中，弹簧测力计的读数为________N。
(2)在步骤D中，F′＝________N。
(3)若________________，就可以说明力的合成遵循平行四边形定则。
解析：(1)弹簧测力计读数时需要估读，最终的读数要以有效数字的形式给出，根据题图甲弹簧测力计指针的位置，可读出力的大小为3.00 N。
(2)根据力的大小可以用线段的长度来表示，利用刻度尺和三角板在题图乙上，由已知的两个力作出平行四边形，测量出两力之间的对角线的长度，与标度为1 N的长度进行比较，可求出F′的大小约为5.2 N。
(3)若F′近似在竖直方向且数值与F近似相等，在实验误差允许的范围内可以说明力的合成遵循平行四边形定则。
答案：(1)3.00 (2)5.2 (3)F′近似在竖直方向且数值与F近似相等
4.某同学在家中尝试探究两个互成角度的力的合成规律，他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：如图所示，将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为O，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物。
(1)为完成实验，下述操作中必须进行的是________。
A．测量细绳的长度
B．测量橡皮筋的原长
C．测量悬挂重物后橡皮筋的长度
D．记录悬挂重物后结点O的位置
(2)钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是________。
解析：(1)必须测量橡皮筋的原长和悬挂重物后橡皮筋的长度，这样才能确定橡皮筋的伸长量，确定各力的大小；还需记录悬挂重物后结点O的位置，同时记录三条橡皮筋所在的方向，以便确定各拉力的方向，根据平行四边形定则作出合力的图示。因此，必须进行的操作是B、C、D。
(2)改变条件再次验证可采用更换不同的重物的方法。
答案：(1)BCD (2)更换不同的重物
5．某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验，实验情况如图甲所示，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。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
(1)如果没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________。
(2)本实验采用的科学方法是________。
A．理想实验法 B．等效替代法
C．控制变量法D．建立物理模型法
(3)实验时，主要的步骤是：
A．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；
B．用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的A点，在橡皮筋的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；
C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，结点到达某一位置O，记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；
D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；
E．只用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮筋使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示；
F．比较F′和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。
上述步骤中，
①有重要遗漏的步骤的序号是________和________；
②遗漏的内容分别是____________________________和________________________。
解析：(1)实验中F是由平行四边形定则得出的，而F′是用一个弹簧测力计作用时，把橡皮筋的结点拉到同一位置O的力，故F′必沿AO方向。由于实验过程不可避免地存在误差，理论值和实验值存在一定的偏差。(2)本实验中采用了两个力的合力与一个力的效果相同来探究两个互成角度的力的合成规律，即采用了等效替代法。(3)力的合成遵循平行四边形定则，力的图示法要表示出力的大小、方向和作用点，因此要表示出分力， 必须先测量出其大小和方向，故步骤C中未记录两条细绳的方向；合力与分力是一种等效替代的关系，替代的前提是等效，实验中合力与分力一定使橡皮筋产生相同的形变效果，故步骤E中遗漏了使结点到达同样的位置。
答案：(1)F′ (2)B (3)①C E ②C中应加上“记下两条细绳的方向” E中应说明“把橡皮筋的结点拉到同一位置O”
实验原理与操作
实验数据的处理
实验拓展与创新
相关学案
江苏版高考物理一轮复习第2章实验3探究两个互成角度的力的合成规律课时学案： 这是一份江苏版高考物理一轮复习第2章实验3探究两个互成角度的力的合成规律课时学案，共11页。
高考物理一轮复习第2章实验3探究两个互成角度的力的合成规律课时学案： 这是一份高考物理一轮复习第2章实验3探究两个互成角度的力的合成规律课时学案，共9页。
高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第1节 科学探究:力的合成导学案： 这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第1节 科学探究:力的合成导学案，共10页。学案主要包含了实验目的，实验原理，实验器材，实验步骤，数据分析，实验结论，误差分析，注意事项等内容，欢迎下载使用。
