2019_20学年高中物理第三章实验探究求合力的方法课件新人教版必修.pptx

实验:探究求合力的方法,新知预习,自主检测,一、实验原理 一个力F的作用效果与两个共点力F1和F2的共同作用效果都是把橡皮条结点拉伸到某点,则F为F1和F2的合力,作出F的图示,再根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F的图示,比较F与F在实验误差允许范围内是否大小相等、方向相同,即得到互成角度的两个力合成是否遵循平行四边形定则。 二、实验器材 方木板、白纸、图钉若干、细芯铅笔、橡皮条一段、细绳套两个、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺。,新知预习,自主检测,三、实验步骤 1.在方木板上用图钉固定一张白纸,如图甲所示,用图钉把橡皮条的一端固定在木板上A点,在橡皮条的另一端拴上两个细绳套。,2.用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套,互成角度地拉橡皮条将结点拉到某位置O,用铅笔描下O点的位置、细绳的方向,并记录两弹簧测力计的读数。,新知预习,自主检测,3.如图乙所示,按适当的比例作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,利用刻度尺和三角板,以F1、F2为邻边画出平行四边形,并画出对角线F。 4.用一个弹簧测力计把橡皮条拉到同一位置O,记下弹簧测力计的读数和细绳的方向,并用同样的比例作出这个力F的图示。 5.比较F与F的大小和方向,看它们在实验误差允许范围内是否相同,从而验证平行四边形定则。,新知预习,自主检测,1.正误辨析 (1)实验中合力与分力的作用效果相同,此实验中力的作用效果是指橡皮条伸长的长度相同。( ) 解析此处力的作用效果是指把橡皮条末端拉到同一位置,不仅伸长的长度相同,拉的方向也相同。 答案 (2)记录细绳的方向时,在细绳下白纸上点两个点即可。( ) 解析细绳下白纸上点两个相距较远的点,再用尺子连成线就是细绳的方向。 答案,新知预习,自主检测,(3)每次实验时,只要记录弹簧测力计的示数就可以了。 ( ) 解析每次实验时,要记录弹簧测力计的示数和细线的方向。 答案 (4)用两弹簧测力计拉橡皮条时,两弹簧测力计间的夹角应取90。( ) 解析两弹簧测力计间的夹角可以任意选取,只要不太大也不太小就可以。 答案,新知预习,自主检测,2.某同学做“验证力的平行四边形定则”实验时,主要步骤是: A.在桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上 B.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端拴上两条细绳,细绳的另一端系着绳套 C.用两个弹簧测力计分别勾住绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O。记录下O点的位置,读出两个弹簧测力计的示数 D.按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F E.只用一个弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧测力计的示数,记下细绳套的方向,按同一标度作出这个力F的图示 F.比较F和F的大小和方向,看它们是否相同,得出结论,新知预习,自主检测,上述步骤中:(1)有重要遗漏的步骤的序号是 和 ; (2)遗漏的内容分别是和 。 解析据验证力的平行四边形定则的操作规程可知,有重要遗漏的步骤的序号是C、E。在C中未记下两条细绳的方向;E中未说明是否把橡皮条的结点拉到了同一位置O。 答案(1)C E (2)记下两条绳的方向 把橡皮条的结点拉到同一位置O,探究一,探究二,随堂检测,作图与分析 情景导引 实验时由作图法得到的合力F和单个弹簧测力计测量的实际合力F忘记标注而造成错乱,你如何加以区分? 要点提示由弹簧测力计测量合力时必须使橡皮筋伸直,所以与AO共线的合力表示由单个测力计测量得到的实际合力F,不共线的合力表示由作图法得到的合力F。,探究一,探究二,随堂检测,实验数据分析的方法 (1)理论值:在白纸上按比例从O点开始作出两个弹簧测力计同时拉时弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F。 (2)实际值:按同样的比例用刻度尺从O点起作出一个弹簧测力计拉橡皮条时拉力F的图示。 (3)相比较:比较F与F在实验误差允许的范围内是否相等。 注意: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。,探究一,探究二,随堂检测,典例剖析 例1某同学用如图甲所示的装置做“探究求合力的方法”实验。将一木板竖直平行放在铁架台和轻弹簧所在平面后面。其部分实验操作如下,请完成下列相关内容:,探究一,探究二,随堂检测,(1)如图甲,在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O; (2)如图乙所示,卸下钩码,然后将两细绳套系在弹簧下端,用两弹簧测力计将轻弹簧末端拉到同一位置O,记录细绳套AO、BO的 及两弹簧测力计相应的读数。其中B弹簧测力计的读数为 N; (3)该同学在坐标纸上画出两弹簧拉力FA、FB的大小和方向如图丙所示,请在图丙中作出FA、FB的合力F; (4)已知钩码的重力,可得弹簧所受的拉力F如图丙所示,观察比较F和F,得出结论 。,探究一,探究二,随堂检测,答案(2)方向 11.40 (3)如图所示 (4)在误差允许的范围内,F=F,探究一,探究二,随堂检测,实验误差与注意事项 情景导引 本实验中对两只弹簧测力计有何要求?使用时应注意哪些问题? 要点提示(1)本实验中的两只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过程中,读数相同,则可选;若读数不同,应另换或调校,直至相同为止。 (2)使用弹簧测力计测力时,读数应尽量大些,但不能超出它的测量范围。 (3)被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致,拉动时弹簧及挂钩不可与外壳相碰以避免产生摩擦。 (4)读数时应正对、平视刻度。,探究一,探究二,随堂检测,知识归纳 1.误差分析 (1)读数误差。 弹簧测力计示数在允许的情况下,尽量大一些,读数时眼睛一定要正视,要按有效数字正确读数和记录。 (2)作图误差。 结点O的位置和两个弹簧测力计的方向画得不准确,造成作图误差。 两个分力的起始夹角太大,如大于120,再重复做两次实验,为保证结点O位置不变(即保证合力不变),则变化范围不大,因而弹簧测力计示数变化不显著,读数误差较大,导致作图产生较大误差。 作图比例不恰当、不准确等造成作图误差。,探究一,探究二,随堂检测,2.规范操作 (1)位置不变:在同一次实验中,将橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。 (2)角度合适:两个弹簧测力计所拉细绳套的夹角不宜太小,也不宜太大,以60100为宜。 (3)在不超出弹簧测力计量程及橡皮条弹性限度的前提下,测力计示数、橡皮条被拉伸的长度应尽量大一些。 (4)细绳套应适当长一些,便于确定力的方向。不要直接沿细绳套方向画直线,应在细绳套两端各画个投影点,去掉细绳套后,连直线确定力的方向。,探究一,探究二,随堂检测,典例剖析 例2在探究求合力的方法的实验中某同学的实验情况如图所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳。,(1)本实验采用的科学方法是( ) 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,(2)(多选)本实验中,采取下列哪些方法和步骤可以减小实验误差( ) A.两个分力F1、F2间的夹角越大越好 B.拉橡皮条的细绳要稍长一些 C.实验中,弹簧测力计必须与木板平行 D.读数时视线要正对弹簧测力计刻度,探究一,探究二,随堂检测,解析(1)本实验是采用等效替代的方法,当两个力作用使橡皮条结点O伸长到某一点,另一个力作用也使橡皮条结点O伸长到同一点时,这个力就是前两个力的合力,选B。 (2)本实验中两弹簧测力计所拉绳间的夹角一般在60到120之间较合适,A错误;为了减小误差,便于确定两拉力的方向,拉橡皮条的细绳要稍长一些,且必须使橡皮条、细绳、弹簧测力计都与木板平行,细绳要与弹簧测力计轴线在同一直线上,读数时视线要正对弹簧测力计刻度,B、C、D均正确。 答案(1)B (2)BCD,探究一,探究二,随堂检测,1.(多选)在做完探究求合力的方法实验后,某同学将其实验操作过程进行了回顾,并在笔记本上记下如下几条体会,你认为他的体会正确的是( ) A.用两只弹簧测力计拉橡皮条时,应使两细绳套间的夹角为90,以便算出合力的大小 B.用两只弹簧测力计拉橡皮条时合力的图示F与用一只弹簧测力计拉橡皮条时力的图示F不完全重合,在误差允许范围内,可以说明“力的平行四边形定则”成立 C.若F1、F2方向不变,而大小各增加1 N,则合力的方向也不变,大小也增加1 N D.在用弹簧测力计拉橡皮条时,应使弹簧测力计的弹簧与木板平面平行,探究一,探究二,随堂检测,解析用两只弹簧测力计拉橡皮条时,两细绳套的夹角约在60120范围,实验中不需要计算出合力的大小,没必要非得把细绳套间夹角设定为90,A错。实验中F与F的图示不一定完全重合,只要两者长度差不多,夹角很小,就可以近似认为验证了“力的平行四边形定则”,B对。F1、F2夹角不确定,它们的大小与合力F的大小关系不确定,不能通过F1、F2大小的变化确定F大小的变化,C错。实验时必须使弹簧测力计的弹簧与木板平面平行,D对。 答案BD,探究一,探究二,随堂检测,2.(多选)在探究求合力的方法实验中,先将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上带有绳套的两根细绳。实验时,需要两次拉伸橡皮条,一次是通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条,另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条。 实验对两次拉伸橡皮条的要求中,下列说法正确的是( ) A.将橡皮条拉伸相同长度即可 B.将橡皮条沿相同方向拉到相同长度 C.将弹簧测力计都拉伸到相同刻度 D.将橡皮条和绳的结点拉到相同位置 解析实验中两次拉伸橡皮条时,应要求两次的作用效果必须完全相同,即橡皮条被拉伸的方向、长度完全相同,所以答案选B、D。 答案BD,探究一,探究二,随堂检测,3.(多选)在探究求合力的方法的实验中,某同学的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示,下列说法中正确的是( ),A.图乙中的F是力F1和F2合力的理论值,F是力F1和F2合力的实际测量值 B.图乙的F是力F1和F2合力的理论值,F是力F1和F2合力的实际测量值 C.在实验中,如果将细绳也换成橡皮条,那么对实验结果没有影响 D.在实验中,如果将细绳也换成橡皮条,那么对实验结果有影响,探究一,探究二,随堂检测,解析F1与F2合成的理论值是通过平行四边形定则算出的值,而实际测量值是单独一个力拉O点时的值,因此F是F1与F2合成的理论值,F是F1与F2合成的实际测量值,故A错误,B正确。由于作用效果相同,将两个细绳换成两根橡皮条,不会影响实验结果,故C正确,D错误。 答案BC,探究一,探究二,随堂检测,4.某同学用如图所示的实验装置来探究求合力的方法。弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M。弹簧测力计B的一端用细线系于O点,手持另一端水平向左拉,使结点O静止在某位置。分别读出弹簧测力计A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线方向。,(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N,图中A的示数为 N。,探究一,探究二,随堂检测,(2)下列不必要的实验要求是 。(请填写选项前对应的字母) A.应测量重物M所受的重力 B.弹簧测力计应在使用前校零 C.拉线方向应与木板平面平行 D.改变拉力,进行多次实验,每次都要使O点静止在同一位置 (3)某次实验中,该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程,请您提出两个解决办法。,解析(1)由弹簧测力计可读出数据为3.60 N;(2)因为只要O点受力平衡,三个力的合力为零即可,没有必要每次都要使O点静止在同一位置,故选D;(3)减小重物M的质量,可使弹簧测力计的读数减小,将A更换成较大量程的弹簧测力计以及改变弹簧测力计B拉力的方向也可。,探究一,探究二,随堂检测,答案(1)3.60 (2)D (3)改变弹簧测力计B拉力的大小;减小重物M的质量(或将A更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计B拉力的方向等)。,探究一,探究二,随堂检测,5.将橡皮条的一端固定在A点,另一端拴上两根细绳,每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计。沿着两个不同的方向拉弹簧测力计,当橡皮条的活动端拉到O点时