1、研究共点力的合成实验专题研究共点力的合成实验【实验原理】等效替代 【实验器材】两个弹簧秤、带绳套的橡皮筋、图板、图钉、白纸、刻度尺、量角器（三角板） 【实验步骤】1用两个弹簧秤互成角度地拉绳套，使橡皮筋伸长到一定的位置，记下结点的位置 O，画出两绳套的方向，记录两弹簧秤示数 F1 和 F2。 2用一个弹簧秤将橡皮筋拉伸，使结点仍拉到位置 O，画出绳套方向，记录弹簧秤示数 F 3用相同标度作出 F1、F 2 与合力 F，以 F1 和 F2 为邻边作出平行四边形，得到其对角线 F，看 F和 F 是否完全重合。 【实验结论】通过实验得出，如果用表示两个共点力 F1 和 F2 的线段为邻边做平行四边形
2、，那么合力 F 的大小和方向就可以用 F1、F 2 所夹的对角线表示。在误差范围内，分力的合成符合平行四边形定则。 【要记录的数据：】 结点伸长到的位置。 合力和两个分力的大小弹簧秤示数。 合力和两个分力的方向 描点记录细绳方向。 【数据处理】 用相同标度作出两个分力与合力 F，用平行四边形定则作出两个分力的合力 F，用标度量出 F大小，再比较 F和 F。 注意事项： 1)弹簧秤事先要调零；水平放时调零；使用时不能超过弹性限度。 2)利用弹簧秤拉橡皮绳时须贴近且平行木板，与细线平行；细绳套应适当长些，便于确定力的方向，3)拉力应适当大些(误差读数误差可减小)；两个力之间的夹角不能太大，在两个力
3、大小一定时，夹角越大，合力越小，弹簧形变越小，相对误差越大。4) 2 次拉，拉到同一结点处(效果相同)；5)沿细绳确定拉力方向时，所选的二个定位点应相距远一点；6)图示 F，F 1、F 2 时必须用同一标度，且线段应取长些；F1 F2甲 乙AF1 F2甲 乙A7)分析力的大小、方向变化时，一般采用作图法。题型一：实验步骤和注意事项例 1.(松江一模) “研究共点力的合成”的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示。（1）图乙中的 F 与 F两力中，方向一定沿 AO 方向的是_。（2）（单选题）本实验采
4、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） （多选题）实验中可减小误差的措施有（ ）A两个分力 F1、 F2的大小要尽量大些B两个分力 F1、 F2间夹角应越大越好C拉橡皮筋时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行DAO 间距离要适当，将橡皮筋拉至结点 O 时，拉力要适当大些注意理论值和实际值的比较，理论值是根据平行四边形定则画出，等效替代思想，误差分析见前面。（1） F， （2）B ， （3）A C D例 2.(青浦区一模)在做“互成角度的两个力的合成”的实验中，下列叙述中正确的是 ：（ ）A两弹簧秤的拉力可以比橡皮条的拉力大；B若橡皮条的
5、拉力是合力，则两弹簧秤的拉力是分力；C两次拉橡皮条时，需将橡皮条拉到同一位置，这样做的目的是保证两次弹簧秤拉的效果相同；D若只增大某一弹簧秤的拉力大小，而又要保证橡皮条结点的位置不变，只需调整另一弹簧秤拉力的大小即可。分力可能大于合力，但分力与合力是相对于相同的受力物体而言，保证合力不变，要同时改变力的大小和方向。AC例 3.（普陀二模） “研究共点力的合成”的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示。主要步骤是：（A）在桌面上放一块方木板，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
6、钉把橡皮条的一端固定在木板上的 A 点，在橡皮条的另一端栓上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；（C）用两个弹簧秤分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置 O，记下 O 点的位置和两个弹簧秤的示数；（D）按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧秤的拉力 F1和 F2的图示，并用平行四边形定则求出合力 F；（E）只用一只弹簧秤，通过弹簧秤拉橡皮条使其伸长，读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按相同标度作出这个力 F的图示；（F）比较 F和 F，看它们是不是相同，得出结论；上述步骤中：（1）有重要遗漏的步骤是 （填序号） ；(2) 相应的遗漏内容分别是 （3）图乙中的 F 与 F
7、两力中，方向一定沿 AO 方向的是_。实验步骤可看知识点，理论值和实际值差别。(1) C E F (2) 记下两个弹簧秤的细绳方向；结点到达 O 位置；改变两个力的夹角，再做一组（或几组） 。(3) F例 4.(黄浦、嘉定二模)（多选）在“研究共点力的合成”实验中，需要将橡皮筋的一端固定在 A 点，用两个弹簧秤（量程均为 5N）通过细绳互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋的另一端伸长到 O 点。关于这一实验过程，下列操作正确或设计能实现的是（ ）（A） 实验前，先将所用的弹簧秤竖直提起，挂钩上无任何重物，检查读数是否为零（B）将结点拉到位置 O 时，拉力 F1、 F2要适当大些（C）拉橡皮筋时，橡皮筋
8、、细绳和弹簧秤应贴近且平行于木板（D）可以通过操作使两个弹簧秤的读数均为 4N，且两弹簧秤拉力的方向相互垂直，然后再用其中一个弹簧秤来测量出它们的合力，与用作图法求出的合力进行比较。注意弹簧秤的调零不是这样做的，两个力均为 4N 且相互垂直时，合力超过 5N。BC题型二： 实验误差分析和数据处理例 5.（杨浦一模）在做“研究共点力的合成”实验时，（1）(多选题)下面措施中有利于提高实验精确度的是(A) 橡皮条弹性要好，拉到 O 点时，拉力要适当大些(B) 两个分力 F1和 F2间的夹角要尽量大些(C) 拉橡皮条时，橡皮条细绳和弹簧秤应贴近且平行纸面(D) 套橡皮条的绳套要细些且稍长为好（2）实
9、验结果是否会有误差？若有，造成误差的主要原因是什么？夹角大会增大相对误差。 （1） （ ACD ） （得 4 分） ， （2）记录力的大小、方向和作图时等有误差（得 2 分）例 6.（上海调研）某同学在做验证互成角度的两个力合成的平行上边形定则实验时，把橡皮条的一端用图钉固定于 P 点，同时用两个弹簧秤将橡皮条的另一端拉到位置 O。这时两弹簧秤的示数分别为FA3.5N、 FB4.0N，其位置记录如图甲所示。倘若橡皮条的活动端仅用一个弹簧秤拉着，也把它拉到 O点位置，弹簧秤的示数为 FC6.0 N，其位置如 C。（1）用 1 cm 表示 1N，在图乙中作出力 FA、 FB和 FC的图示。（2）根
10、据平行四边形定则在图乙中作出 FA和 FB的合力F， F 的大小为_N。（3）实验的结果是否能验证平行四边形定则：A O F1 F2 A A P P O O C C B 图 甲 图 乙 B _（选填“能”或“不能” ） 。根据平行四边形定则作图，确定标度可量出大小。（1）图略（4 分） ， （2）图略（1 分） ，5.96.3N（1 分） （3）能（1 分）例 6.（虹口一模）在“验证力的平行四边形定则”的实验中。（1） （多选题）.下列哪些方法可以减小实验误差 ( )（A）两个分力 F1、 F2间的夹角要尽量大一些 （B）两个分力 F1、 F2的大小要尽量大一些（C）拉橡皮条的细绳要稍长一些
11、（D）实验中，弹簧秤必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度（2）如果共点力 F1、 F2的大小均不变，分力 F1固定，分力 F2顺时针转动 180的过程中， F1和 F2的合力大小随着它们的夹角 变化的关系如图所示。如果 F2继续转动 180，回到原来位置，试在图中画出 F1和 F2的合力大小随着它们的夹角 变化的关系。误差分析见前面，注意合力和分力以及夹角之间的关系，对称图形。（1）BCD（3 分） ； （2）如右图（3 分，若图线不对称，不能给分） 。例 8.(崇明一模) “研究共点力的合成”的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位置，OB 和 O
12、C 为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示。（1）图乙中的 F 与 F两力中，方向一定沿 AO 方向的是 。（2）关于此实验,下列情况正确的是（ ）A两弹簧秤的拉力一定比橡皮筋的拉力大B橡皮筋的拉力是合力，两个弹簧秤的拉力是分力C如果将两个绳套换成两根橡皮筋，那么实验结果将不同D两次拉橡皮筋结点拉到同一位置 O 的目的是确保两次弹簧秤拉力的效果相同注意绳套换成橡皮筋效果一样，都只是起到传递力的作用，不改变力的方向，通过橡皮筋一样可以确定。 （ 1） F （ 2 分 ） ， （2）（ D ） （ 3 分 ）课堂练习1. 在“验证力的平行四边形法则”的实验中，如右图所示是甲、乙两位同学在做本
13、实验时得到的结果，其中 F 是用作图法得到的合力，是通过实验测得的合力，则哪个实验结果是符合实验事实的?/F(选填“甲”或“乙”)F1 F2甲 乙AF F( )360270180900F(N)ab( )360270180900F(N)ab 1 2 甲 1 2 乙F1F F F2青浦一模第 26 题 甲2在“研究共点力的合成”实验中，需要将橡皮筋的一端固定点在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套实验中需用两个弹簧测力计分别勾住绳套，并互成角度地拉像皮筋用两个弹簧测力计把橡皮筋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 点位置允许变动（B
14、）实验中，弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度（C）实验中，先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧测力计拉力的大小和方向，把橡皮筋另一端拉到 O 点（D）实验中，橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上奉贤二模第 26 题 CD3如图，在“研究力的合成”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套。实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条。某同学认为在此过程中必须注意以下几项：A两根细绳必须等长。B橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上。C在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行。其中正确
15、的是_。 （填入相应的字母）10 年奉贤二模第 26 题 C4.在“研究共点力的合成”实验中，下列叙述中正确的是 ：（ ）A两次拉橡皮条时，需将橡皮条和细线的结点拉到同一位置，这样做是为了保证两次弹簧秤作用的效果相同；B实验中，用两弹簧秤将橡皮条结点拉到O点时，两弹簧秤之间的夹角应取90不变，以便于计算合力的大小；C若橡皮条的拉力是合力，则两弹簧秤的拉力是分力；D两弹簧秤的拉力可以比橡皮条的拉力大。普陀第 26 题 AD5 在共点力合成的实验中，根据实验数据画出力的图示，如图。图上标出了 F1、 F2、 F、 F四个力，其中_（填上述字母）不是由弹簧秤直接测得的；比较力_与_的大小和方向基本相
16、同，说明共点力合成的平行四边行定则得到了验证在本实验中，下列说法不正确的是（ ）（A）通过细绳套用一个弹簧秤拉和用两个弹簧秤拉，只要橡皮条伸长相同长度即可（B）在实验前，一定要将弹簧秤调零（C）实验中，弹簧秤和所拉的绳套一定要和木板平行（D）如果手头只有一个弹簧秤，通过改变方法也可以完成实验崇明二模第 27 题 F （1 分） ； F F ； ( A ) 橡皮条固定点6.（多选）在“互成角度的两个共点力的合成”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
17、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奉贤二模第 17 题 ACD7橡皮筋的一端固定在 A 点，另一端栓上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为 5N、最小刻度为 0.1N 的弹簧测力计，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮筋的活动端拉到 O 点时，两根细绳相互垂直，如图所示。这时弹簧测力计的读数可从图中读出。由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为_N 和_N。 （只须读到 0.1N）在答题纸的方格纸上按
18、作图法的要求画出这两个力及它们的合力。金山二模第 16 题2.5N 和 4.0N 注意平行四边形中的实线、虚线的区别和箭头、标度、单位。8在“互成角度的两个共点力的合成”的实验中，其中的三个实验步骤如下：(1)在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在木板上，另一端拴两根细线；通过细线同时用两个测力计互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点到达某一位置 O 点，在白纸上记下 O 点和两测力计的读数 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)只用一测力计通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与用两测力计拉时相同，记下此时测力计的读数 F和细绳的方向
19、以上三个步骤中均有错误或疏漏，请指出：(1)_(2)_(3)_(1)未记下细绳方向 (2)应根据 F1 和 F2 的大小和方向作图(3)应将橡皮条与细线的结点拉到原位置 O 点9. 在研究“互成角度的两个共点力合成”的实验中，测力时要注意不要让橡皮条、线与木板，弹簧与外壳发生 ，同时又要保证分力与合力都处在同一个 上。实验中在橡皮条结点位置 O 保持不变的情况下，当两弹簧秤之间夹角 增大时，其中一个弹簧秤的示数 （填“可能不变” ， “一定改变” ， “一定不变” ） 。在保持两个分力大小不变的条件下，观察不同夹角 时的合力大小，由数据得到如右图所示的合力 F 与两分力间夹角 关系图。则下列说
20、法正确的是（ F1F F F2）（A）合力最大的变化范围是 2N F12N （B）合力最大的变化范围是 2N F10N（C）两分力大小分别为 2N 和 8N （D）两分力大小分别为 6N 和 8N杨浦一模第 16 题 摩擦，水平面，可能不变，D10. 如右下图所示，橡皮条的 O 端固定，用 A、B 两弹簧秤拉橡皮条的另一端 D，使其伸长至 E 点，A、B 两弹簧的弹力大小和方向如图所示，其中 + 90 0。今保持A 的读数不变，当 角由图示位置逐渐减小时，欲使 D 端仍在 E 点保持不动应采用的方法是： （ ）A使 B 的读数变小，同时 角减小B使 B 的读数变小，同时 角增大C使 B 的读数
21、变小，同时 角先增大后减小D使 B 的读数变大，同时 角减小青浦一模第 16 题 C 11如图所示，做“互成角度的两个力的合成”实验时，首先把白纸钉在木板上；然后用图钉把橡皮条的一端固定在木板一边 A 点，橡皮条另一端系上两个细绳套，接下去主要步骤的合理顺序是：_（填写下列序号） 。A只用一只弹簧秤通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样位置 O 点，记下弹簧秤的读数和细绳的方向，用刻度尺从 O 点按选定的标度沿记录的方向作出这只弹簧秤拉力 F/的图示；B用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一位置 O，描下 O 点的位置，记录弹簧秤的读数；C用铅笔和刻度尺从位置 O 沿着两条细绳套的方向画直线，按选定标度作出这两只弹簧秤拉力F1和 F2的图示； D以 F1和 F2为邻边作平行四边形，过 O 点画平行四边形的对角线，作出合力 F 的图示；E比较 F、 F/的大小和方向是否相同如果在实验中发现有一只弹簧秤损坏了（其他实验器材齐全完好） ，请你设想只用一个弹簧秤完成本实验的方法：_长宁二模第 16 题 BCADE 或 BCDAE，用手拉其中一条细绳套，弹簧秤拉另一条细绳套，记下 O 点、弹簧秤读数 F1和两条细绳套的方向，然后互换手拉和弹簧秤拉细绳套，产生同样效果，可读出 F2，其他步骤相同。ODEAB1F2/oA
