菊座理化实验室 物理 · 必修第一册

探究两个互成角度的力的合成规律

两个分力作邻边,对角线就是合力 · 相互作用·力

合力 0.00N
每个分力 2.0N
状态 待拉

公式值,不是实测

俯视实验板:两根互成角度的弹簧测力计拉同一根橡皮条,先轻拉。

先猜两个分力大小不变,夹角变大,合力会怎样?

先选一个,再看结论和实验。

结论变小。夹角 120° 时,合力从 3.86 N 缩到 2.00 N。

第 1 镜 · 放橡皮条 橡皮条一端固定,另一端还没拉;两根弹簧测力计各 2.0 N,夹角 60°。

第 1 / 5 镜 · 尚未播放
改变条件
两个力的夹角
两个分力都固定 2.0 N,只换夹角

选夹角,然后点播放,看平行四边形的对角线有多长。

要点 · 记忆点

相互作用·力
记住这句

以两个分力为邻边作平行四边形,对角线就是合力;分力不变时,夹角越小,合力越大。

夹角越小合力越大

合力 F合 = 2F cos(θ/2)。两个 2.0 N 的力,30° 时合力 3.86 N,60° 时 3.46 N,90° 时 2.83 N。

合力不一定比分力大

夹角 120° 时合力正好 2.00 N,等于每个分力。夹角再大,合力就比分力还小。

两次都拉到 O 点

橡皮条的结点拉到哪里,形变就到哪里。两个力和一个力都把结点拉到同一个 O 点,效果才一样。

先定标度再作图

分力和合力用同一个标度,量出的对角线长度才能换算成合力大小。

易错对角线要从共同作用点 O 画起。把两个分力箭头的末端直接连起来,量到的是两个力之差,不是合力。

观察什么

平行四边形

两条虚线从两个分力的末端接到对角线末端,正好围成一个平行四边形。

夹角变大

从 30° 调到 120°,两条邻边越张越开,对角线从 3.86 N 缩到 2.00 N。

120° 对照

合力 2.00 N,长度和每个分力一样,这时的平行四边形是个菱形。

这个实验在说明什么

这一页要把「两个力一起作用」换成一个力来说清楚:以两个分力为邻边作平行四边形,对角线就是那个效果相同的合力。

两个分力都固定 2.0 N,只换夹角,从 30° 调到 120°,看对角线怎么缩;两个力和一个力都把橡皮条的结点拉到同一个 O 点,效果才谈得上相同。

3.86、3.46、2.83 N 这些读数按 2F cos(θ/2) 算出,是公式值;夹角 120° 时合力正好 2.00 N,等于每个分力,说明合力不一定比分力大。对角线要从 O 画起,连两个箭头的末端量到的是两个力之差。

两个分力 2.0 N、夹角取 30°、60°、90°、120° 都是设定值;合力按 F合 = 2F cos(θ/2) 算出,是公式值,不是实测。真实实验还要读测力计、记方向,有读数误差。教材:人教社电子课本 · 物理必修第一册。

讲给家长听

合上这一页,说说怎么用平行四边形求两个力的合力。

卡住了?看一眼

以两个分力为邻边作平行四边形,从共同起点出发的对角线就是合力。