2.10力的合成根底梳理一、实验目的1 .验证力的平行四边形定那么.2 .培养学生应用作图法处理实验数据和得 出结论的能力.二、实验原理等效思想：一个力 F的作用效果和两个力 Fi、F2的共同作用效果都是让同一条一端固定的 橡皮条伸长到同一点，所以力 F就是这两个力 Fi和F2的合力.作出力F的图示，与根据平行 四边形定那么作出力Fi和F2的合力F的图示比 拟,在实验误差允许的范围内，F 和F大小相等、 方向相同.三、实验器材方木板、白纸、弹簧测力计（两个）、橡皮条、 细绳套（两个）、三角板、刻度尺、图钉（多个）、 铅笔.四、实验步骤1 .仪器的安装(1)用图钉把白纸钉在方木板上.(2)把方木板平放在桌面上，用图钉把橡皮条 的一端固定在A点，如下图，橡皮条的另一端拴 上两个细绳套.2 .操作、记录及结论(1)用两个弹簧测力计分别勾住细绳套，互成 角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一位置O.用铅笔描下O点的位置和两条细绳套的方向， 并记录弹簧测力计的读数.注意在使用弹簧测力 计的时候，要使它的弹簧与木板平面平行.(2)用铅笔和刻度尺从力的作用点(位置O)沿 着两条细绳套的方向画直线，按选定的标度作这 两个弹簧测力计的拉力 Fi和F2的图示，以Fi 和F2为邻边利用刻度尺和三角板作平行四边 形，过O点画平行四边形的对角线，即为合力F 的图示.(3)只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮 条的结点拉到同样位置 O.读出弹簧测力计的示 数，记下细绳套的方向，按同一标度作出这个力 F的图示.(4)比拟力F 与用平行四边形定那么求得的 合力F的大小和方向，在实验误差允许的范围内 看它们是否相等.(5)改变两个分力的大小和夹角，再做两次实 验.五、考前须知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Fl、F2间的夹角e不要太大或 太小.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.六、误差分析1 .弹簧测力计本身的误差.2 .读数误差减小读数误差的方法：选择相同的弹簧测力 计并调整好零刻度；弹簧测力计数据在允许的情 况下，尽量大一些，读数时眼睛一定要正视，要 按有效数字正确读数和记录.3 .作图误差减小作图误差的方法：作图时两力的对边一 定平行.两个分力Fi、F2间的夹角越大，用平 行四边形作出的合力F的误差AF就越大，所以 实验中不要把Fi、F2间的夹角取得太大.方法规律1 .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.此处的 作 用效果是指弹性形变量.2 .在实验室里如何选取两只规格相同的测 力计？提示：取两只测力计对钩向相反方向拉的过 程中，假设读数总相同，那么可选，假设读数不 同，应另换，直至相同为止.3 .实验过程中两力的夹角越大越好吗？提示：用两个弹簧测力计勾住绳套互成角度 地拉橡皮筋时，其夹角不宜太小，也不宜太大， 以60到100之间为宜.4 .具体实验操作时为什么要缓慢地拉橡皮 筋？提示：用两个弹簧测力计互成角度地缓慢地拉橡皮筋，而不应过快地拉，以免超出弹簧弹性 限度损坏弹簧或弹簧卡壳.5 .不要用老化的橡皮筋，检查方法是用一 个弹簧拉橡皮筋，要反复做几次，使橡皮筋拉到 相同的长度看弹簧读数有无变化.6.细绳套应适当长一些，便于确定力的方 向.不要直接沿细绳套的方向画直线，应在细绳 套末端用铅笔画一个点，取掉细绳套后，再将所 标点与O点连直线确定力的方向.考向一 对实验原理和实验操作的考查典例1（2021安徽，21 I ）在 验证力的平行 四边形定那么实验中，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，如下图.请将以下的实验操作和处理补 充完整：用铅笔描下结点位置，记为 O;记录两个弹簧测力计的示数 Fi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；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,按照力的图示要求，作出拉力Fi、F2、F3；根据力的平行四边形定那么作出 Fi和F2 的合力F;比拟的一致程度，假设有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应的改良后再 次进行实验.解析使一个力F的作用效果和两个力Fi、 F2的共同作用效果相同，都是让同一条一端固定 的橡皮条伸长到某点，那么力 F就是力Fi、F2 的合力.作出F的图示，再根据力的平行四边形 定那么作出力Fi、F2的合力F3的图示，比拟F 和F3的大小和方向是否有较大差异，从而验证力的平行四边形定那么.答案沿此时细绳（套）的方向用铅笔描出 几个点，用刻度尺把这些点连成直线F和F3考向二实验数据处理典例2（2021山东，21）某同学通过下述实验 验证力的平行四边形定那么.实验步骤：将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上， 使其轴线沿竖直方向.如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧 秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉， 直 到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的 位置标记为Oi、O2,记录弹簧秤的示数 F,测 量并记录Oi、O2间的距离（即橡皮筋的长度1）.每 次将弹簧秤示数改变0.50 N,测出所对应的1, 局部数据如下表所示：F(N)0l(cm)1o找出中F = 2.50 N时橡皮筋两端的位 置，重新标记为O、O,橡皮筋的拉力记为Foo，.在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在 秤钩上，如图乙所示.用两圆珠笔尖成适当角度 同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端到达O点,将两笔尖的位置标记为A、B,橡皮筋OA段的 拉力记为Foa, OB段的拉力记为Fob.完成以下作图和填空：(1)利用表中数据在给出的坐标纸上画出F1图线，根据图线求得10=cm.(2)测得 OA=6.00 cm, OB = 7.60 cm,那么 Foa的大小为 N.(3)根据给出的标度，作出Foa和Fob的合力 F的图示.(4)通过比拟F与 的大小和方向，即可得出实验结论.解析(1)先描点，然后用平滑的直线连接,当弹簧秤的示数为0时，橡皮筋的长度为原长， 故原长为 10.0 cm;(2)当OA=6 cm,OB=7.6 cm 时，橡皮筋的总长度为13.6 cm,对照图线可得 橡皮筋的弹力大小为1.80 N; (3)根据给定的标度 作出力的图示；(4)以两分力为邻边作平行四边 形，平行四边形的对角线表示合力F的大小，通过比拟F与Foo的大小和方向在误差允许的 范围内是否相等，可验证力的平行四边形定那 么.答案(1)如图甲所示 、均正确) 正确)(3)如图乙所示 (4)Foo- 考向三创新实验设计 探究高考命题视角以本实验为背景，通过改变实验条件、实验 仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，表 达拓展性、开放性、探究性等特点.视角1考查对实验原理的理解、实验方法的迁移视角2实验器材的改良(1)用橡皮筋替代弹簧秆三个相同的橡皮筋，可将三个橡皮筋系于一 点，互成角度地将它们拉长，记下各自的拉力方 向，伸长后的长度，并测出原长，根据伸长量确 定三个拉力的大小关系，再结合力的图示作图验 证平行四边形定那么.(2)使用力的传感器一一用力传感器确定各 力的大小，同时确定细绳中拉力的方向，再结合 力的图示作图验证平行四边形定那么.(3)钩码替代弹簧秤典例3有同学利用如下图的装置来验证力 的平行四边形定那么：在竖直木板上铺有白纸， 固定两个光滑的滑轮 A和B,将绳子打一个结点 O,每个钩码的重量相等，当系统到达平衡时， 根据钩码个数读出三根绳子的拉力 Fi、F2和F3,答复以下问题：(1)改变钩码个数，实验能完成的是()A.钩码的个数 Ni=N2 = 2, N3= 4B.钩码的个数 Ni = N3=3, N2=4C.钩码的个数 Ni=N2=N3= 4D.钩码的个数 Ni = 3, N2 = 4, N3=5(2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤 是()A.标记结点O的位置，并记录OA、OB、 OC三段绳子的方向B.量出OA、OB、OC三段绳子的长度C.用量角器量出三段绳子之间的夹角D.用天平测出钩码的质量(3)在作图时，你认为以下图中 是正 确的.(填甲或乙)解析(1)实验中的分力与合力的关系必须 满足：|FiF2|F341 + F2,因此B、C、D选项 是可以的.(2)A(3)甲 实验中F3是竖直向下的.答案(1)BCD(2)A(3)甲针对训练如下图，某实验小组同学利用 DIS实验装置 研究支架上力的分解，A、B为两个相同的双向 力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为 正，受到压力时读数为负.A连接质量不计的细 绳，可沿固定的板做圆弧形移动.B固定不动， 通过光滑银链连接长0.3 m的杆.将细绳连接在 杆右端O点构成支架.保持杆在水平方向，按 如下步骤操作：测量绳子与水平杆的夹角/ AOB= e对两个传感器进行调零用另一根绳在 O点悬挂一个钩码，记录 两个传感器的读数取下钩码，移动传感器 a改变e角 重复上述实验步骤，得到表格.F1F2一一e3060150(1)根据表格，A传感器对应的是表中力 (选填Fi或2).钩码质量为 kg(保存1位有效数字).(2)本实验中屡次对传感器进行调零，对此操 作说明正确的选项是()A.因为事先忘记调零B.何时调零对实验结果没有影响C.为了消除横杆自身重力对结果的影响D.可以完全消除实验的误差解析(1)A传感器中的力均为拉力，为正值, 故A传感器对应的是表中力Fi,平衡时，mg =Fisin 0,当 6= 30时，Fi = 1.001 N,可求得 m = 0.05 kg.(2)在挂钩码之前，对传感器进行调零，目的 是为了消除横杆自身重力对结果的影响，故 C 正确.答案(1)Fi(2)C频考一对实验原理，实验操作的考查1. (2021厦门高三月考)在探究求合力的方 法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上， 另 一端系上带有绳套的两根细绳. 实验时，需要两 次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤 互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通 过细绳拉橡皮条.(1)实验对两次拉伸橡皮条的要求中，以下哪 些说法是正确的 镇字母代号).A.将橡皮条拉伸相同长度即可B.将橡皮条沿相同方向拉到相同长度C,将弹簧秤都拉伸到相同刻度D.将橡皮条和绳的结点拉到相同位置 (2)同学们在操作过程中有如下议论，其中对 减小实验误差有益的说法是(填字母代 号).A.两细绳必须等长B.弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行C.用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数 之差应尽可能大D.拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳 方向的两点要远些解析(1)