高考物理大一轮复习 第二章 相互作用 实验3 探究求合力的方法创新学案

实验3 探究求合力的方法(必考)

[考纲解读] (1)知道什么是等效替代法。(2)能用作图法验证互成角度的两个力合成时遵守平行四边形定则。

1.误差来源

除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等。 2.减小误差的方法 (1)结点O

①定位O点时要力求准确。

②同一次实验中橡皮条拉长后的O点必须保持不变。 (2)拉力

①用弹簧秤测拉力时要使拉力沿弹簧秤轴线方向。

②应尽量使橡皮条、弹簧秤和细绳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θ不要太大或太小。

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(3)作图

①在同一次实验中，选定的比例要相同。

②严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力。

考点一 实验原理及实验操作

操作不忘“三”“二”“一”

用两个弹簧秤拉橡皮条时的“三记录”(记录两弹簧秤示数、两细绳方向和结点O的位置)，用一个弹簧秤拉橡皮条时的“二记录”(记录弹簧秤示数和细绳方向)及“一注意”(结点O的位置必须在同一位置)等。

1.(1)在“探究求合力的方法”实验中，我们需要对使用的两只弹簧测力计进行校对，看两只弹簧测力计是否完全相同，校对的方法是________(填正确答案标号)。 A.看两只弹簧测力计的外形是否一样，是否由同一厂家生产

B.把两只弹簧测力计的钩子互钩着水平地拉动，看两者示数是否完全相同 C.把两只弹簧测力计的钩子互钩着一上一下竖直地拉动，看两者示数是否完全相同 D.把两只弹簧测力计的钩子互钩着，任意地拉动，看两者示数是否完全相同

(2)在“ 探究求合力的方法”实验中，下列做法有利于减小误差的是________(填正确答案标号)。

A.F1、F2两个力的夹角尽可能大一些 B.F1、F2两个力越大越好

C.在拉橡皮条时，弹簧测力计的外壳不要与纸面接触，产生摩擦

D.拉力F1、F2的方向应与纸面平行，弹簧及钩子不与弹簧测力计的外壳及纸面接触，产生摩擦

解析 (1)考虑到重力的影响，两只弹簧测力计校对的方法是，把两只弹簧测力计的钩子互钩着水平地拉动，看两者示数是否完全相同，故B正确，A、C、D错误。

(2)画平行四边形时，夹角稍大画出的平行四边形就会准些，但不是夹角越大越好，如果夹角很大可能使合力很小，作图法求得的合力误差会较大，A错误；数据处理时我们需要画出力的大小和方向，所以力要适当大些可减小测量误差对实验的影响，但是并非越大越好，如

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果太大可能导致合力太大，只用一只弹簧测力计拉时，量程不够，B错误；弹簧测力计的外壳与纸面接触没有影响，只要弹簧不与外壳摩擦即可，C错误；在白纸中作图时，作出的是水平力的图示，若拉力倾斜，则作出图的方向与实际力的方向有较大差别，再者由于摩擦测得的力的大小也不准，故为了减小因摩擦造成的误差，应使各力尽量与木板面平行，D正确。 答案 (1)B (2)D

2.某同学做“探究求合力的方法”的实验情况如图甲所示，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 C.控制变量法

(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.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条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，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，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只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；

E.只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，

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)由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿AO方向；而两根弹簧测力计拉橡

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B.等效替代法 D.建立物理模型法

皮条至O点的拉力，根据平行四边形定则作出两弹簧测力计拉力的合力，由于误差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿AO方向的是F′。

(2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们的作用效果可以等效替代，故B正确。 (3)①根据“探究求合力的方法”实验的操作规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是C、E。 ②在C中未记下两条细绳的方向，E中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置O。 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“把橡皮条的结点拉到同一位置O”

3.在“探究求合力的方法”实验中，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。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，如图所示。请将以下的实验操作和处理补充完整：

①用铅笔描下结点位置，记为O；

②记录两个弹簧测力计的示数F1和F2，沿每条细绳(套)的方向用铅笔分别描出几个点，用刻度尺把相应的点连成线；

③只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O，记录测力计的示数F3，__________________________________________________________

_____________________________________________________________________； ④按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F3； ⑤根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F；

⑥比较________的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应的改进后再次进行实验。

解析 ③此步骤中应记录此时拉力的大小和方向，结合②的操作，③中横线应填写：沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把这些点连成直线。⑥要探究求合力的方法，需要比较F与F3的大小，方向是否一致，故⑥中横线应填写F和F3。

答案 ③沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把这些点连成直线 ⑥F和F3

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