（浙江专用）2018-2019高中物理 第三章 相互作用 实验：探究求合力的方法学案 新人教版必修1.doc

实验：探究求合力的方法知识内容探究求合力的方法考试属性课时要求1.理解探究实验的原理，认识“等效替代”方法，知道实验步骤及操作要点，会作出力的图示. 2.通过探究，知道分力与合力之间的关系所遵循的规则. 3.知道误差产生的主要原因.一、实验仪器方木板、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(若干)、铅笔.二、实验原理1.合力f的确定：一个力f的作用效果与两个共点力f1与f2共同作用的效果都是把橡皮条拉伸到某点，则f为f1和f2的合力.2.合力理论值f的确定：根据平行四边形定则作出f1和f2的合力f的图示.3.平行四边形定则的验证：在实验误差允许的范围内，比较f和f是否大小相等、方向相同.三、实验步骤1.在方木板上用图钉固定一张白纸，如图1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.图12.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，用铅笔描下结点的位置、细绳的方向，并记录两弹簧测力计的读数.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.四、注意事项1.结点(1)定位o点时要力求准确；(2)同一次实验中橡皮条拉长后的o点必须保持位置不变.2.拉力(1)用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向；(2)应使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内；(3)两个分力f1、f2间的夹角不要太大或太小.3.作图(1)在同一次实验中，选定的比例要相同；(2)严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力.五、误差分析1.弹簧测力计使用前没调零会造成误差.2.使用中，弹簧测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间或弹簧测力计的外壳和纸面之间有摩擦力存在会造成误差.3.两次测量拉力时，橡皮条的结点没有拉到同一点会造成偶然误差.4.两个分力的夹角太小或太大以及f1、f2数值太小，应用平行四边形定则作图时，都会造成偶然误差.一、实验原理及步骤例1做“探究求合力的方法”的实验时：(1)除已有的器材(方木板、白纸、弹簧测力计、细绳套、刻度尺、图钉和铅笔)外，还必须有_和_.(2)在做上述实验时，在水平放置的木板上用图钉固定一张白纸，把橡皮条的一端固定在板上，另一端结两个细绳套，通过细绳用两个互成角度的弹簧测力计拉橡皮条，使结点移到某一位置o，此时需记下：_；_；_.然后用一个弹簧测力计把橡皮条拉长，使结点到达_，再记下_.图2(3)在某次实验中，某同学的实验结果如图2所示，其中a为固定橡皮条的图钉，o为橡皮条与细绳结点的位置.图中_是力f1与f2的合力的理论值；_是力f1与f2的合力的实验值.通过把_和_进行比较，验证平行四边形定则.答案(1)三角板橡皮条(2)o点位置细绳所指方向相应弹簧测力计读数同一位置o点弹簧测力计读数和细绳方向(3)ffff二、实验数据处理例2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，两根细绳相互垂直，如图3甲所示.这时弹簧测力计的读数可从图中读出.图3(1)由图可读出两个相互垂直的拉力的大小分别为_n和_n.(2)在图乙的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力.答案(1)4.002.50(2)见解析图解析由题图可知，竖直方向的弹簧测力计的读数为2.50 n，水平向右的弹簧测力计的读数为4.00 n.因为读数2.50 n、4.00 n均是0.50 n的整数倍，所以选方格纸中一个小方格的边长表示0.50 n，应用平行四边形定则，即可画出两个力以及它们的合力，如图所示.三、实验注意事项及误差分析例3在探究求合力的方法时，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.(1)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不同长度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(2)同学们在操作过程中有如下讨论，其中对减小实验误差有益的说法是_.a.两细绳必须等长b.弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行c.用两弹簧测力计同时拉细绳时两弹簧测力计示数之差应尽可能大d.拉橡皮条的细绳要短些，标记同一细绳方向的两点要近些答案(1)d(2)b解析(1)该实验的关键是等效替代，故选d.1.(实验原理及步骤)某同学做“探究求合力的方法”实验时，主要步骤有：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.只用一只弹簧测力计，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.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_.答案(1)ce(2)c中应加上“记下两条细绳的方向”e中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置o”解析(1)根据“探究求合力的方法”实验的操作规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是c、e.(2)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同一位置o.2.(实验原理及误差分析)在做“探究求合力的方法”实验时，(1)除已有的器材(方木板、白纸、细绳套、刻度尺、三角板、图钉和铅笔)外，还必须有_和_.(2)要使每次合力与分力产生相同的效果，必须()a.每次将橡皮条拉到同样的位置b.每次把橡皮条拉直c.每次准确读出弹簧测力计的示数d.每次记准细绳的方向(3)下面的措施中，不利于减小误差和提高实验的精度的是()a.橡皮条弹性要好，拉力要适当大些b.两个分力f1、f2间的夹角要尽可能大c.拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧测力计应平行贴近木板d.拉橡皮条的细绳要细长，描出细绳拉力方向时，要在细绳正下方，稍远的距离描点答案(1)橡皮条弹簧测力计(2)a(3)b1在探究求合力的方法的实验中，用一只弹簧测力计拉橡皮条时要和用两只弹簧测力计拉时结点的位置重合，这样操作主要采用的科学方法是()a控制变量的方法b等效替代的方法c理论推导的方法d理想实验的方法答案b解析本实验中两个拉力的作用效果和一个拉力的作用效果相同，采用的科学方法是等效替代法2(2018温州市九校上学期期末)在“探究求合力的方法”的实验中图1(1)该实验中某弹簧测力计显示的读数如图1所示，其大小是_n.(2)实验中，在用两个弹簧测力计成一定角度拉橡皮条时，必须记录的有_a两细绳的方向 b橡皮条的原长c两弹簧测力计的示数 d结点o的位置答案(1)4.2(2)acd3(2018宁波市第一学期期末)如图2所示，某同学利用重物和弹簧测力计等实验装置做“探究求合力的方法”实验弹簧测力计b挂于竖直木板上的固定的c处图2第一步：用细线挂一重物m，弹簧测力计挂钩拉着两绳套，用一只手持弹簧测力计a拉结点o，分别读出弹簧测力计a和b的示数fa和fb，并在贴于竖直木板的白纸上记录o点的位置和拉线的方向第二步：用一个弹簧测力计测出重物m重力的大小计作f.(1)本实验中的弹簧测力计示数的单位为n，图中b的示数为_n.(2)利用力的图示来探究求合力的方法时，应过o点作出_(填“竖直向上”或“竖直向下”)的f来表示a和b两弹簧测力计的合力答案(1)3.45(2)竖直向上解析(1)弹簧测力计的分度值为0.1 n，读数时要求估读到分度值的下一位，所以题图中b的示数为3.45 n；(2)以结点o为研究对象进行受力分析，受a和b两弹簧测力计的拉力和m的拉力，所以a和b两弹簧测力计的合力与m的重力大小相等，方向相反，故利用力的图示来探究求合力的方法时，应过o点作出竖直向上的f来表示a和b两弹簧测力计的合力4某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图3(a)所示将橡皮筋的一端q固定在y轴上的b点(位于图示部分之外)，另一端p位于y轴上的a点时，橡皮筋处于原长(1)用一只测力计将橡皮筋的p端沿y轴从a点拉至坐标原点o，此时拉力f的大小可由测力计读出测力计的示数如图(b)所示，f的大小为_n.(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋p端回到a点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将p端拉至o点此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为f14.2 n和f25.6 n.用5 mm长度的线段表示1 n的力，以o为作用点，在图(a)中画出力f1、f2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力f合；图3f合的大小为_n，f合与拉力f的夹角的正切值为_若f合与拉力f的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则答案(1)4.0 n(2)见解析图 4.00.05解析(1)由题图(b)可知，f的大小为4.0 n(2)画出力f1、f2的图示，如图所示用刻度尺量出f合的线段长约为20 mm，所以f合大小为4.0 n，f合与拉力f的夹角的正切值为tan 0.05.5小明通过实验探究求合力的方法：(1)实验所用的一只弹簧测力计如图4甲所示，在用它测力前应对它进行的操作是_图4(2)在测出f1、f2和对应的合力f后，他在纸上画出了f1、f2的图示，如图乙所示请你帮助他在图中画出合力f的图示(测得f4.9 n，图中a、b为记录f方向的两点)(3)小明用虚线把f的箭头末端分别与f1、f2的箭头末端连接起来；观察图形后，他觉得所画的图形很像平行四边形至此，为正确得出求合力的一般方法，你认为小明接下来应该做些什么？(写出两点即可)_._.答案(1)调零(2)见解析图(3)验证该图形基本