考点9 力的合成与分解
实验:验证力的平行四边形定则/1.力的合成和分解:求几个力的合力叫力的合成,求一个已知力的分力叫力的分解.
2.力的平行四边形定则:求两个互成角度的共点力F1、F2的
合力,可以以力的图示中F1、F2的线段为邻边作平行四边形.该两邻边间的对角线即表示合力的大小和方向,如图所示.两个力合力大小的范围为|F1-F2|≤F≤F1+F2.
3.验证力的平行四边形定则
实验原理(等效法):一个力F'的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到某点,所以这一个力F'就是两个力F和F2的合力,作出F'的图示,再根据平行四边形定则作出F1和F2的合力F的图示,比较F和F'的大小和方向是否都相同.
/1.正交分解法(1)正确选择直角坐标系,通过选择各力的作用线交点为坐标原点,直角坐标系的选择应使尽量多的力在坐标轴上.
(2)正交分解各力,即分别将各力投影在坐标轴上(如图所
示),然后求各力在x轴和y轴上的分力的合力Fx和Fy.
(3)合力大小F=F22,合力的方向与轴夹角为FyarctanFxx+Fyxθ=
2.验证力的平行四边形定则实验的几个注意点
(1)正确使用弹簧测力计:弹簧测力计不能在超出它的测量范围的情况下使用.使用前要检查指针是否指在零刻度线上,否则应校正零位(无法校正的要记录下零误差).被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致,拉动时弹簧不可与外壳相碰或摩擦.读数时应正对、平视刻度.
(2)实验操作注意事项:①在同一次实验中,使橡皮条拉长时结点O的位置一定要相同;②不要用老化的橡皮条 ,检查方法是用一个弹簧测力计拉橡皮条 ,反复做几次,使橡皮条拉到相同的长度,看弹簧测力计读数有无变化;③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,应在细绳末端用铅笔画一个点,取掉细绳套后,再将所标的点与O点连直线确定力的方向;④实验中不要把θ取得太大,但也不宜太小,以60~100之间为宜;⑤在同一次实验中,画力的图示所选定的标度要相同,并且要恰当选取标度,使力的图示稍大一些。
在做“互成角度的两个共点力的合成”实验时,橡皮筋的一端固定在木板上,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,以下操作中正确的是()
A.同一次实验过程中,O点位置允许变动
B.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.橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上
D.实验中,把橡皮筋的另一端拉到O点时,两个弹簧测力计之间夹角应取90,以便算出合力大小点拨对于验证平行四边形定则的实验,要在熟悉实验原理、掌握实验过程的基础上,理解“等效法”的具体应用;进行该实验的具体操作和注意事项;弹簧的示数以及夹角要大小适中,便于记录和作图即可.
解析本实验研究合力与分力的关系,合力与分力是等效的,同一次实验过程中,O点位置不能变动,以保证橡皮筋伸长的长度相同,效果相同,A错误;本实验是通过在白纸上作力的图示来验证平行四边形定则,为了减小实验误差,弹簧测力计、细绳、橡皮筋都应与木板平行,否则,作出的是拉力在纸面上的分力,误差较大,读数时视线必须与刻度尺垂直,防止视觉误差,B正确;只要橡皮筋的另一端两次都拉到O点,达到效果相同,拉力方向没有限制,橡皮筋不需要与两绳夹角的平分线在同一直线上,C错误;本实验只要使两次效果相同就行,两个弹簧测力计拉力的方向没有限制,D错误。
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