两个力互成30度角
篇一:互成角度的两个力的合成
实验(一)互成角度的两个力的合成
1、实验目的: 探究求合力的方法
2、实验原理:
根据合力与分力等效的原理,先用两分力拉橡皮筋伸长到某点,记下该点为“O”,同时记下两个分力的大小和方向,再用一个力拉橡皮筋同样伸长到所记下的“O”,同时也记下这个力的大小和方向。然后分别作力的图示,通过探究发现以前两个分力为两边做平行四边形,这两个分力所夹的对角线与后面的那个合力大小在实验误差允许范围内近似相等,从而得到了将两个力合成的方法:平行四边形法则。
3、实验器材: 方木板一块,弹簧秤两个,白纸,橡皮条
一段,细绳套两个,图钉(若干),三角板,刻度尺,铅笔。
4、实验步骤:
1.用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的方木板上。
2.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,用两条细绳套系
在橡皮条的另一端。
3.用两个弹簧秤分别勾住两个细绳套,互成角度地拉橡皮条,
使橡皮条伸长,结点到达某一位置O(如图所示)。
4.用铅笔描下结点O的位置和两条细绳套的方向。并记录弹簧秤的读数在白纸上按比例作出两个弹簧秤的拉力F1和F2图示。
5.只用一个弹簧秤,通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O,记下弹簧秤的读数和细绳的方向,按同样的比例用刻度尺从O点起作出这个弹簧秤的拉力F的图示。
6.通过比较发现,后面的这个合力F好像是以两分力F1和F2为边的平行四边形的对角线,于是以两分力为边长,做平行四边形,并画出对角线,对角线记为F’,比较F’与F,在实验误差允许的范围内相等。从而得到结论:求两个力的合力,可用平行四边形法则。
7.改变两个分力F1和F2大小和夹角,再重复实验两次,看看结论是否相同。
5、实验结论:求两个力的合力,可用平行四边形法则
注意事项:
1.检查弹簧秤使用前指针是否指零。
2.用两个弹簧秤勾住绳套互成角度地拉橡皮条时,其夹角不宜太小,也不宜太大,以60??到100之间为宜。
3.在同一次实验中,使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。
4.使用测力计拉细绳套时,要使测力计的弹簧与细绳套在同一直线上,弹簧与木板面平行,避免弹簧与测力计壳、测力计限位卡之间有摩擦。
5.在同一次实验中,画力的图示选定的标度要相同,并且要恰当选定标度,使力的图示稍大一些。
篇二:互成角度的两个力的合成
互成角度的两个力的合成
1.实验目的
验证互成角度的两个共点力合成时遵循平行四边形法则。
2.实验原理
先用弹簧秤测出分力F1 、F2 及它们的合力F',再根据平行四边形法则作出分力F1 、F2 的合力F。比较F'和F的大小和方向。当它们在实验室允许的误差范围内相等时,就验证了力的合成的平行四边形法则。
3.实验器材
方木板一块、白纸一张、弹簧秤两只、橡皮筋一根、细绳套两个、三角板一副、刻度尺一根、图钉几枚。
4.实验步骤(如图1所示)
①把方木板平放在桌面上,用图钉把白纸
钉在木板上。
②用图钉把橡皮筋的一端固定在A点,另
一端拴上两个细绳套。
③用两个弹簧秤分别钩住细绳套,互成角
度地拉橡皮筋,使橡皮筋的结点伸长到某一
位置O,并用铅笔描下结点O的位置、细绳
的方向,并记录下弹簧秤的示数F1 、F2 。
④只用一只弹簧秤通过细绳套把橡皮筋的
结点拉长到O点,用铅笔描下细绳的方向,
记录下弹簧秤的示数F'。
⑤按选定的标度作出两只弹簧秤拉力F1 、F2 的图示,并作出F1、F2 的合力F的图示。 ⑥按选定的标度作出F的图示。
⑦比较两个力F1 、F2 的合力F'和F大小和方向,看在实验室允许的误差范围内,两者的大小和方向是否相同。
⑧改变F1 、F2 的大小和方向,再重复实验两次。
5.注意事项
①弹簧秤使用前要校零,在竖直位置已校正好零点的弹簧秤,到非竖直位置使用时,仍然要重新调零。
②实验中,要选用规格、性能完全相同的两个弹簧秤。如果选不到,只能用一只弹簧秤分别测出两个分力和合力的大小和方向。
③本实验中,用弹簧秤测量拉力时,要使三个拉力F1 、F2 、F和橡皮筋均在平行于纸面的平面内。
④同一次实验中,橡皮筋的结点O的位置一定要相同。
⑤在不超出弹簧秤量程的条件下,应该尽可能使弹簧秤的拉力大一些。
⑥用作图法作分力F1 、F2 的合力F'时要准确,图要尽可能画得大些,以使测量值的最后一位估读数字在图上能准确表示出。
6.误差分析
①弹簧秤使用前没调零会造成系统误差。
②使用中,弹簧秤的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间或弹簧秤外壳和纸面之间有摩擦力存在会造成系统误差。
③两次测量拉力时,橡皮筋的结点O没有拉到同一点会造成偶然误差。
④在应用平行四边形法则作图时,F1 、F2 及合力F作图不准确,测量值的最后一位估读数在作图时又一次估计会造成偶然误差。
7.实验思考
① 在“互成角度的两个力的合成”的实验中,橡皮条的一端固
定在A点,另一端被两个弹簧秤拉到O点,两弹簧秤的读数分别为
F1 、F2,细绳方向分别与OA延长线的夹角为α1 和α2(如图2),
以下说法正确的是(1)
(1)O点位置不变,合力不变。
(2)用平行四边形定则作图求得的合力F一定沿AO方向。
(3)若不改变O和α1 ,F1增大时F2必减小。
(4)合力F必大于F1或F2。
②、如图3所示,用A、B两个测力计拉橡皮条的D端(O端固定)当D
端
达E处时( α+β)=90;然后保持A的读数不变,当α角由图中所示的值逐渐变小时,要使D端仍处在E处,可采用的办法是:
(1)、增大B的读数,减小β角; (2)、减小B的读数,减小β角;
(3)、减小B的读数,增大β角; (4)、增大B的读数,增大β角;
③、图4所示是A、B两位同学在做本实验时得到的结果,可以判定其中 A 同
学的实验结果比较符合实验事实,理由是F是单独拉,应该和橡皮条在一直线上。
‘0
注解:1、什么是“误差允许范围”?这个范围如何界定?
2、测力计使用。
3、作用力与反作用力的研究。
4、轻弹簧模型的各种应用模式。
例1、 加速度的测量。惯性制导系统已广泛应用于导弹式导弹工程中,这个系统的重要元
件之一是加速度计,加速度计的构造原理的示意图如图所示,沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块,滑块两侧分别与劲度系统为k的弹簧连接,两弹簧的另一端与固定壁相连,滑块上有指针,可以通过标尺测出滑块的位移,然后通过控制系统进行制导,设某段时间导弹沿水平方向运动,指针向左偏离O点的距离为S,则这段时间内导弹的加速度为多少?
例2、 某同学利用业余时间为工厂设计了一个测定机器转动角速度的装置,如图所示,A
为一金属小球,质量为m,电阻不计,水平光滑的均匀滑杆PN由金属材料制成,电阻不能忽略,PA通过电刷电路相连接,电源电动势为E,内阻不计,限流电阻R与杆PN的总电阻相等,连接小球的弹簧,由绝缘材料制成,弹簧的劲度为K,小球静止时恰好在滑杆的PN中点,当系统绕OO轴匀速转动时,电压表的示数为U,试求此时系统转动的角速度ω为多少?
篇三:1实验:互成角度的两个力的合成
物理学中所指的力是物体间的相互作用。相互作用是指一个物体的运动会因为其他物体的存在而改变。如何定量地描述相互作用呢?定义某时刻作用在某物体上的力这种相互作用正比于该物体此刻速度的变化率[1],也正比于该物体的质量。如果选取一定的单位制,取比例系数为1,就是牛顿定义的力的定量方法,即F=ma.其中m代表物体的惯性质量,a代表加速度。此公式使用国际单位制,质量单位用千克,加速度单位用米每二次方秒,所以SI(国际单位制符号)中力的单位是千克米每二次方秒(kg·m/(s^2)),即牛顿(N)。 为什么要这样定义呢?因为定义任何概念的原则就是要便于使用。可以从最基本的事实出发研究这种定义的合理性。这些事实是:时空的均匀性与各向同性,任意惯性系的平权等等。
实验:互成角度的两个力的合成
◎ 知识梳理
1.实验目的
验证平行四边形定则
2.验证原理
如果两个互成角度的共点力F。、F。作用于橡皮筋的结点上,与只用一个力F’作用于橡皮筋的结点上,所产生的效果相同(橡皮条在相同方向上伸长相同的长度),那么,F’就是F1和F2的合力。根据平行四边形定则作出两共点力F1和F2的合力F的图示,应与F’的图示等大同向。
3.实验器材
方木板一块;白纸;弹簧秤(两只);橡皮条;细绳套(两个);三角板;刻度尺;图钉(几个);细芯铅笔。
4.实验步骤
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,橡皮条的另一端拴上两个细绳套。(固定点A在纸面外)
③用两只弹簧秤分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置o(如图1~133所示)。(位置0须处于纸面以内)
④用铅笔描下结点0的位置和两条细绳套的方向,并记录弹簧秤的读数。
⑤从力的作用点(位置o)沿着两条绳套的方向画直线,按选定的标度作出
这两只弹簧秤的拉力F,和F:的图示,并用平行四边形定则作出合力F的图
示。
⑥只用一只弹簧秤通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样
的位置o,记下弹簧秤的读数和细绳的方向。用刻度尺从。点按同样标度沿记录的方向作出这只弹簧秤的拉力F’的图示。
⑦比较力F’的图示与合力F的图示,看两者是否等长,同向。
⑧改变两个力F1和F2的大小和夹角,再重复实验两次。
5.注意事项
①不要直接以橡皮条端点为结点,可拴一短细绳再连两细绳套,以三绳交点为结点,应使结点小些,以便准确地记录结点O的位置。
②不要用老化的橡皮条,检查方法是用一个弹簧秤拉橡皮条,要反复做几次使橡皮条拉伸到相同的长度看弹簧秤读数有无变化。
③A点应选在靠近木板上边中点为宜,以使。点能确定在纸的上侧,结点O的定位要力求准确,同一次实验中橡皮条拉长后的结点位置0必须保持不变。
④弹簧秤在使用前应将其水平放置,然后检查、校正零点。将两弹簧秤互相钩着水平拉伸,选择两只读数完全一致的弹簧秤使用。
⑤施加拉力时要沿弹簧秤轴线方向,并且使拉力平行于方木板。
⑥使用弹簧秤测力时,拉力适当地大一些。
⑦画力的图示时应选择适当的标度,尽量使图画得大一些,要严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形。
特别说明:
○1.实验采用了等效的方法:实验中,首先用两只弹簧秤通过细绳互成角度地拉一端固定的橡皮条,使细绳的结点延伸至某一位置O,再用一只弹簧秤拉橡皮条,并使其结点位置相同,以保证两只弹簧秤的拉力的共同作用效果跟原来一只弹簧秤的拉力的效果相同,若按平行四边形定则求出的合力的大小和方向跟第二次一只弹簧秤的拉力的大小和方向完全相同,或者误差很小,这就验证了互成角度的共点力合成的平行四边形定则的正确性。 ○2在做到两共点力F1、F2与F’等效的
○3.实验误差的来源与分析
本实验误差的主要来源除弹簧测力计本身的误差外,还出现读数误差、作图误差。因此,读数时眼睛一定要正视,要按有效数字正确读数和记录,两力的对边一定要平行,两个分力F1、F2问夹角?越大,用平行四边形作用得出的合力F的误差?F就越大,所以,实验中不
0要把?取得太大。本实验允许的误差范围是:力的大小?F≤5%F,F’与F的夹角?≤7。
◎ 例题评析
【例16】 在做“验证力的平行四边形定则”实验时,橡皮条的一端固定在木板上,用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点。以下操作中错误的是 ( )
A.同一次实验过程中,O位置允许变动
B.实验中,弹簧秤必须保持与木板平行,读数时视线要正对弹簧秤刻度
C.实验中,先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程,然后只需调节另一弹簧秤的大小和方向,把橡皮条另一端拉到0点
D.实验中,把橡皮条的另一端拉到。点时,两个弹簧秤之间夹角应取90。,以便于算出合力大小
【分析与解答】在同一次实验中两个力F。和F2的作用效果与一个力F’的作用效果相同,这个力F’才是F,与F2的合力,这个作用效果相同与否就是通过两次拉橡皮条时结点位置是否达到同一个位置来体现的,所以在同一次实验过程中,结点0的位置不允许变动,A选项
是错误的;为使实验结果准确,实验时,弹簧秤必须保持与木板平行,读数时眼睛必须正视弹簧秤的刻度,所以选项B是正确的;由力的平行四边形定则可知如果在实验中先将其中一
个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程,那么另一弹簧秤不论沿什么方向再加一个力拉结点,则第一个弹簧秤的拉力就超过它的量程,不能再继续实验了。所以必须同时用两个弹簧秤沿不同方向拉橡皮条的结点到某一位置O点,或者先将一个弹簧秤沿某一方向拉橡皮条,使它的示数指某一中间值,再用男一个弹簧秤拉结点,调节两者示数的大小和方向,才能把橡皮条的结点拉到某一位置。点,所以选项C也是错误的;选项D也是错误的,因为本实验的目的是用实验验证平行四边形定则,所以实验结果不能用平行四边形定则计算。
本题要求谜错误的选项,应为A、C、D。
◎ 能力训练7
1.在《验证力的平行四边形定则》的实验中,使b弹簧秤按图示位
置开始顺时针缓慢转动,在这过程中保持O点位置不变和a弹簧秤
的拉伸方向不变,b在整个过程中关于a、b弹簧秤的读数变化是
A.a增大,b减小
B.a减小,b增大
C.a减小,b先增大后减小
D.a减小,b先减小后增大
2.在“验证力的平行四边形定则”的实验中,所用的主要装置如图甲所示,若用Fl和 F2分别表示用两只弹簧秤同时拉橡皮条时两弹簧秤的读数,F是根据力的平行四边形定则求出的F1和F2的合力,F’是单独用一只弹簧秤拉橡皮条时的读数。则下列说法中正确的是
A.此实验中合力与分力产生的作用效果是把弹簧秤拉到一定的刻度
B.此实验中合力与分力产生的作用效果是把系橡皮条绳套的结点拉到同一点O处
c.若据实验要求的符号表示各个力,则图乙(1)的实验结果是遵循实验事实的
D.若据实验要求的符号表示各个力,则图l一135乙(2)的实验结果是遵循实验事实的
3.做“验证平行四边形形定则”实验。实验步骤如下:
(1)在水平放置的木板上,固定一张白纸。
(2)把橡皮筋的一端固定0点,男一端拴两根带套的细线,细线
与橡皮筋的交点叫做结点。
(3)在纸面离。点比橡皮筋略长的距离上标出A点
(4)在两个弹簧秤分别沿水平方向拉两个细
套,把结点拉至A点,如右图所示,记下此时两力F1和Fz的方向和大小。
(5)改用一个弹簧秤沿水平方向拉绳套,仍把结点拉至A点,记下此
时力F的方向和大小。
(6)拆下弹簧秤和橡皮筋 ,
请你写出下面应继续进行的实验步骤:
● 模拟测试
一、选择题
( ) 1.下列说法,正确的是
A.物体所受摩擦力的大小不仅跟接触面的性质和物体对接触面的压力有关,有时也跟
物体的运动情况有关
B.静摩擦力的方向总是沿接触面的切线方向,且跟物体运动的方向相反
C.滑动摩擦力的大小f 跟物体对接触面压力的大小N成正比,其中N是弹性力,在数
值上等于物体的重力
D.静摩察力是变力,压力增大时,静摩擦力也随着增大
2.如图1所示,绳与杆均轻质,承受弹力的最大值一定,A端用铰链固定,滑轮在A点正
上方(滑轮大小及摩擦均可不计),B端吊一重物。现施拉力F将B缓慢上拉(均未断),在AB杆达到竖直前
A.绳子越来越容易断,
B.绳子越来越不容易断,
C.AB杆越来越容易断,
D.AB杆越来越不容易断。
3.如图2,在粗糙的水平面上放一三角形木块a,若物体b在a的斜面上匀速下滑,则( )
A.a保持静止,而且没有相对于水平面运动的趋势
B.a保持静止,但有相对于水平面向右运动的趋势
C.a保持静止,但有相对于水平面向左运动的趋势
D.因未给出所需数据,无法对a是否运动或有无运动趋势作出判断.
4.当担心手中竖直拿着的瓶子掉下去时,总是努力把它握得更紧些,这样做的最终目的是
( ) 图2
( ) A.增大瓶子所受的合外力
C.增大手对瓶子的摩擦力 B.增大手对瓶子的压力 D.增大手对瓶子的最大静摩擦力
5.如图3,物体静止于光滑水平面上,水平力F作用于物体的O点, 如果要使物体所受
的合力方向沿着00?,应对物体再加一个力F?,
这个力的最小值是 ( )
A.Fcosθ
C.Ftanθ B.Fsinθ D.Fcotθ 图3
6.如图4所示,AOB为水平放置的光滑杆,夹角?AOB等于60°, 杆上分别套着两个质
量都是m的小环,两环由可伸缩的弹性绳连接,若在绳的中点C施以沿?AOB 的角平分线水平向右的拉力F,缓慢地拉绳,待两环受力达到平衡时,绳对环的拉力T跟F的关系是( )
A.T=F; B.T>F;
C.T<F; D.T=Fsin30°。 图4
7.如图5所示,A、B两长方体物块的质量分别为1.8kg和0.6kg,放在倾角为θ=30°的斜
面上,作用在A上的水平推力(垂直于纸面向里,图中未画出)F=16N时物块A、B静止不动。则此时物块A受斜面的摩擦力和物块A受到物块B的
摩擦力的大小为( )取g=10m/s2
A.16N,16N
C.20N,6N B.16N,3N D.20N,3N 图5 8.如图6所示,人重G1,板AB重G2,滑轮质量和绳的质量及轴
上的摩擦可不计,若要求该装置能平衡,则G1和G2必须满足(
A.G1=G2 C.G1≥G2/3; B.G1≤G2 D.G1≤G2/3
图6 9.一个截面是直角三角形的木块放在水平地面上,在斜面上放一个光
滑球,球的一侧靠在竖直墙上,木块处于静止,如图7所示。若在光滑球的最高点再施
加一个竖直向下的力F,木块仍处于静止,则木块对地面的压力N和
摩擦力f的变化情况是( )
A.N增大,f增大 C.N不变,f增大 B.N增大,f不变 D.N不变,f不变
10.如图8所示,轻质弹簧A和B的劲度系数分别为k1和k2,它们都处在竖直方向上。悬挂在下面的动滑轮,其重力不计。当滑轮的下边挂
篇四:互成角度的二力的合成
互成角度的二力的合成
2005年5月23日 来源:网友提供 作者: 字体:[大 中 小]
教学目标
知识目标
常识性了解互成角度的两个力的合成。
能力目标
1.初步培养学生的抽象思维能力。
2.培养灵活分析、解决问题的能力。
情感目标
通过实验培养学生实事求是的科学态度和良好的意志品质.
通过互成角度的两个力的合成的图示,培养学生欣赏线条美的能力.
教学建议
教材分析
本节是选学内容.教材首先通过实验使学生定性地认识到互成角度的二力的合力大小小于二力之合,大于二力之差.合力的大小随二力间的夹角的改变而改变.两个力互成角度作用在一个物体上的情况在生活中经常遇到,简单定性地讲述一下这个知识,使学生有所认识,对分析生活中常见的一些有关问题,使学生认识力是一个有方向性的量,力的合成不能简单地用加减法来处理,是有好处的.
教法建议
本节是选学内容,是在前节的基础上进一步研究二力互成角度时合力的情况.只作定性研究.主要是做好课本中的演示实验.
关于合力大小随二力夹角而改变,最好演示一下.同时举出实例来说明,可以仍用两人拉车的例子来说明.
用平行四边形法求合力的方法,可向学生作简单介绍.这有助于学生认识这种情况下合力的大小和方向.
教学设计示例
课时安排 1课时
教具、学具准备 二力合成演示器、投影仪、交互式动画
教学设计示例
(一)新课引入
上一节我们学过了同一条直线上两个力的合成.但是物体受到的力大多不在同一直线上,而是互成角度的.例如,两个人在打夯时,他们用来提夯的力是互成角度的.那么,两个互成角度的力又该如何合成求它们的合力呢?
(二)新课教学
1.演示实验
参照课本中的演示实验中的第一步,请两位同学分别用弹簧秤向不同方向把橡皮绳拉长到某一长度,记录两个力F1和F2的大小和方向.
(学生操作,教师沿着拉力的方向做出力的图示)
再用一个弹簧秤代替刚才的两个弹簧秤拉橡皮绳,即用一个力F代替F1和F2两个力的共同作用,记录弹簧秤的读数和拉力的方向.
(教师演示并画图)
2.分析实验
(1)力F1和F2的合力大约多大?
(2)合力F和两个力F1和F2比较,合力F比F1和F2之和大还是小?比F1和F2之差呢?
教师在学生回答的基础上总结:F比F1和F2之和要小,比F1和F2之差要大. 3.互成角度的二力的合成方法
本知识点的教学可使用交互式动画辅助教学.
以F1和F2的力的图示为一组邻边做平行四边形,这个平行四边形的对角线就可以表示合力F的大小和方向.
改变两个力的夹角重做上面的实验,可以看出,用平行四边形的对角线来表示它们合力的方法是成立的.
用投影仪将交互式动画投影到屏幕上,找几名学生亲自拖动鼠标,改变两个力的夹角,观察它们的合力大小如何变化,合力与分力的夹角如何变化?
最后教师在学生观察、发言的基础上进行总结:两个力互成角度时,它们的合力小于这两个力之和,大于这两个力之差.两个力的夹角减小时,合力增大;夹角增大时,合力减小.当两个力的夹角减小到
时,合力就等于两个力之和.当两个力的夹角增大到
时,合
力就等于两个力之差.因此可以说,我们在上节所学的在同一直线上二力的合成,是这里所学知识的特殊情况.
(三)总结
教师可适当向学生介绍一些有关力的合成的方法,例如三角形定则等.
探究活动
【课 题】 实验分析成角度的合力的范围
【组织形式】 学生活动小组
【活动流程】
提出问题;猜想与假设;制订计划与设计实验;进行实验与收集证据;分析与论证;评估;交流与合作.
【参考方案】
用一些测量工具(至少两个弹簧秤)实验分析成角度的合力的大小的范围,并得出一些结论.
【备 注】 1.写出探究过程报告.
互成角度的二力的合成
2005年5月23日 来源:网友提供 作者: 字体:[大 中 小]
教学目标
知识目标
常识性了解互成角度的两个力的合成。
能力目标
1.初步培养学生的抽象思维能力。
2.培养灵活分析、解决问题的能力。
情感目标
通过实验培养学生实事求是的科学态度和良好的意志品质.
通过互成角度的两个力的合成的图示,培养学生欣赏线条美的能力.
教学建议
教材分析
本节是选学内容.教材首先通过实验使学生定性地认识到互成角度的二力的合力大小小于二力之合,大于二力之差.合力的大小随二力间的夹角的改变而改变.两个力互成角度作用在一个物体上的情况在生活中经常遇到,简单定性地讲述一下这个知识,使学生有所认识,对分析生活中常见的一些有关问题,使学生认识力是一个有方向性的量,力的合成不能简单地用加减法来处理,是有好处的.
教法建议
本节是选学内容,是在前节的基础上进一步研究二力互成角度时合力的情况.只作定性研究.主要是做好课本中的演示实验.
关于合力大小随二力夹角而改变,最好演示一下.同时举出实例来说明,可以仍用两人拉车的例子来说明.
用平行四边形法求合力的方法,可向学生作简单介绍.这有助于学生认识这种情况下合力的大小和方向.
篇五:互成角度的两个共点力的合成
互成角度的两个共点力的合成
[实验目的]
验证力的合成的平行四边形定则。
[实验原理]
此实验是要用互成角度的两个力与一个力产生相同的效果(即:使橡皮条在某一方向伸长一定的长度),看其用平行四边形定则求出的合力与这一个力是否在实验误差允许范围内相等,如果在实验误差允许范围内相等,就验证了力的平行四边形定则。
[实验器材]
木板一块,白纸,图钉若干,橡皮条一段,细绳套,弹簧秤两个,三角板,刻度尺,量角器等。
[实验步骤]
1.用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的方木板上。
2.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,用两条细绳套结在橡皮条的另一端。
3.用两个弹簧秤分别钩住两个细绳套,互成一定角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O(如图所示)。
4.用铅笔描下结点O的位置和两个细绳套的方向,并记录弹簧秤的读数。在白纸上按比例作出两个弹簧秤的拉力F1和F2的图示,利用刻度尺和三角板,根据平行四边形定则用画图法求出合力F。
5.只用一个弹簧秤,通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O,记下弹簧秤的读数和细绳的方向。按同样的比例用刻度尺从O点起做出这个弹簧秤的拉力F'的图示。
6.比较F'与用平行四边形定则求得的合力F,在实验误差允许的范围内是否相等。
7.改变两个分力F1和F2的大小和夹角。再重复实验两次,比较每次的F与F'是否在实验误差允许的范围内相等。
[注意事项]
1.用弹簧秤测拉力时,应使拉力沿弹簧秤的轴线方向,橡皮条、弹簧秤和细绳套应位于与纸面平行的同一平面内。
2.同一次实验中,橡皮条拉长后的结点位置O必须保持不变。
[例题]
1.在本实验中,橡皮条的一端固定在木板上,用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一位置O点,以下操作中错误的是
A.同一次实验过程中,O点位置允许变动
B.在实验中,弹簧秤必须保持与木板平行,读数时视线要正对弹簧秤刻度
C.实验中,先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程,然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向,把橡皮条的结点拉到O点
D.实验中,把橡皮条的结点拉到O点时,两弹簧之间的夹角应取90°不变,以便于算出合力的大小
答案:ACD
2.做本实验时,其中的三个实验步骤是:
(1)在水平放置的木板上固定一张白张,把橡皮条的一端固定在板上,另一端拴两根细线,通过细线同时用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条,使它与细线的结点达到某一位置O点,在白纸上记下O点和两弹簧秤的读数F1和F2。
(2)在纸上根据F1和F2的大小,应用平行四边形定则作图求出合力F。
(3)只用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条,使它的伸长量与用两个弹簧秤拉时相同,记下此时弹簧秤的读数F'和细绳的方向。
以上三个步骤中均有错误或疏漏,指出错在哪里?
在(1)中是________________。
在(2)中是________________。
在(3)中是________________。
答案:
本实验中验证的是力的合成,是一个矢量的运算法则,所以即要验证力大小又要验证力的方向。弹簧秤的读数是力的大小,细绳套的方向代表力的方向。
(1)两绳拉力的方向;
(2)“的大小”后面加“和方向”;
(3)“相同”之后加“使橡皮条与绳的结点拉到O点”
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