《2025年课堂新坐标高中同步导学案高中物理必修第一册鲁科版》

一、实验原理和方法
1. 让两个互成角度的共点力$F_1$与$F_2$作用于某一物体，并产生明显的作用效果。
2. 用一个力$F$来代替$F_1$和$F_2$，产生同样的作用效果。
3. 测出$F_1$、$F_2$和$F$，比较它们的大小和方向，找出规律。
二、实验器材
方木板、白纸、弹簧测力计（两只）、三角板、刻度尺、图钉（几个）、细芯铅笔、橡皮条、细绳套（两根）等。
三、实验步骤及数据处理
1. 钉白纸：用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。
2. 拴绳套：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。

3. 两力拉：用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一位置$O$，如图所示。记录两个弹簧测力计的读数，用铅笔描下$O$点的位置及此时两细绳套的方向。

4. 一力拉：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的位置$O$，记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向。
5. 作图与分析
(1)用铅笔和刻度尺从$O$点沿两条细绳套方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数$F_1$和$F_2$的图示，并以$F_1$和$F_2$为邻边，用刻度尺作平行四边形，过$O$点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力$F$的图示。
(2)用刻度尺从$O$点按同样的标度沿记录的方向作出只用一只弹簧测力计时的拉力$F'$的图示，如图所示。
(3)比较一下力$F'$与用平行四边形定则求出的合力$F$，在误差允许的范围内，大小和方向是否相同。
6. 重复做：改变两个力$F_1$与$F_2$的大小和夹角，再重复上述实验两次。
四、误差分析
| 偶然误差 | 产生原因 | 减小方法 |
| --- | --- | --- |
| | 作用效果误差 | 两次测量拉力时，橡皮条的结点$O$要拉到同一点 |
| | 读数误差 | 弹簧测力计数据在允许的条件下尽量大些，读数时眼睛要正视 |
| | 作图误差 | 两分力夹角不能太大或太小，作图时两力的对边一定要平行 |
| 系统误差 | 产生原因 | 减小方法 |
| | 弹簧测力计本身的误差 | 选较精确的弹簧测力计，使用前要进行调零 |
| | 弹簧测力计与纸面之间的摩擦误差 | 尽量让弹簧测力计不接触纸面 |
五、注意事项
1. 弹簧测力计的选取方法：将两只弹簧测力计调零后互钩水平对拉，若两只弹簧在对拉过程中，读数相同，则可选；若读数不同，应另选，直至相同为止。

2. 保证分力与合力作用效果相同的方法：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。
3. 橡皮条老化的检查方法：用一个弹簧测力计拉橡皮条，要反复做几次，使橡皮条拉到相同的长度看弹簧测力计读数有无变化。
4. 弹簧测力计夹角范围：用两个弹簧测力计钩住细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$60^{\circ}$到$120^{\circ}$之间为宜。

5. 拉力的选取原则：在不超出弹簧测力计的量程和橡皮条形变限度的条件下，使拉力适当大些。
6. 画力的图示的注意事项：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。
7. 记录力的方向时沿细绳套的两个点，点要小一些且两点间尽可能远一些。

答案： 等效替代法