高中物理 第三章 第6节 实验：探究求合力的方法课件 新人教版必修1.ppt

6实验 探究求合力的方法 第三章相互作用 学习目标 知识探究 典例精析 达标检测 1 验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则 2 练习用作图法求两个力的合力 一 实验目的 答案 1 验证互成角度的两个共点力合成的平行四边形定则 2 进一步练习用作图法求两个共点力的合力 知识探究 二 实验仪器 方木板 白纸 弹簧测力计 两只 细绳套 两个 三角板 图钉 若干 铅笔 橡皮条 刻度尺 三 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是否相等 相同 大小 方向 答案 四 实验步骤 1 仪器的安装 1 钉白纸 用图钉把一张白纸钉在方木板上 将方木板放在水平桌面上 2 拴绳套 用图钉把橡皮条的一端固定在木板上的a点 在橡皮条的另一端拴上两条细绳套 2 操作与记录 1 两力拉 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 使橡皮条伸长 结点到达某一位置o 如图1所示 用铅笔描下结点o的和 并记录的读数 2 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与前面相同的位置o 记下弹簧测力计的和 图1 位置 两条细绳套 的方向 弹簧测力计 读数 细绳套的方向 答案 3 作图对比 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橡皮条时拉力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 如图2所示 2 测量值 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 图2 合力f 3 相比较 比较f 与用平行四边形定则求得的合力f在实验误差允许的范围内是否重合 答案 4 重复改变两个分力f1和f2的大小和夹角 再重复实验两次 比较每次的f与f 在实验误差允许的范围内是否相等 五 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 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 f1 f2数值太小 应用平行四边形定则作图时 会造成偶然误差 六 误差分析 返回 例1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5n 最小刻度为0 1n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 一 实验数据的处理 典例精析 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 4 00 2 50 答案 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 解析由题图可知 竖直方向的弹簧测力计的读数为2 50n 水平向右的弹簧测力计的读数为4 00n 因为读数2 50n 4 00n均是0 50n的整数倍 所以选方格纸中一个小方格的边长表示0 50n 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 解析答案 例2李明同学在做 探究求合力的方法 实验时 利用坐标纸记下了橡皮条的结点位置o以及两只弹簧测力计拉力的大小和方向 如图4 a 所示 二 实验注意事项及误差分析 图4 1 试在图 a 中作出无实验误差情况下f1和f2的合力图示 并用f表示此力 答案如图所示 答案 2 有关此实验 下列叙述正确的是 a 两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮条的拉力大b 橡皮条的拉力是合力 两弹簧测力计的拉力是分力c 两次拉橡皮条时 需将橡皮条结点拉到同一位置o 这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同d 若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而保持橡皮条结点位置不变 只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可 ac 答案 3 如图 b 所示是张华和李明两位同学在做以上实验时得到的结果 其中哪一个实验比较符合实验事实 力f 是用一只弹簧测力计拉时的图示 图4 答案张华的实验比较符合实验事实 答案 例3在 探究求合力的方法 的实验中某同学的实验情况如图5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5 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 解析本实验是采用等效替代的原理 当两个力作用使橡皮条结点o伸长到某一点 另一个作用力也使橡皮条结点o伸长到同一点时 这个力就是前两个力的合力 选b b 解析答案 2 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 解析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 bcd 返回 解析答案 1 在做 探究求合力的方法 实验时 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 达标检测 1 2 3 答案 a 2 做 探究求合力的方法 的实验时 步骤如下 1 在水平放置的木板上固定一张白纸 2 把橡皮条的一端固定在木板的a点 另一端连接两根绳套 3 通过绳套用两个互成角度的弹簧测力计来拉橡皮条使橡皮条伸长到某一点o 并记录o点的位置 4 此时需记录下 和两个弹簧测力计的读数f1 f2 1 2 3 5 改用一个弹簧测力计把橡皮条拉长到 后 再记录下 和弹簧测力计的读数f 6 用铅笔和刻度尺从力的作用点o沿两绳套的方向画直线 选好标度 按f1 f2的大小作两个力的图示 用三角板作平行四边形 求得合力f 7 比较一下 力f 与用平行四边形定则求得的合力f的大小和方向是否相同 1 2 3 解析答案 解析本实验要记录力的大小和方向 大小是通过弹簧测力计来读出 方向是通过细绳套来确定 为保证分力的作用效果和合力的作用效果相同 本实验要求每次都把橡皮条拉到同一点o 答案 4 f1的方向f2的方向 5 o点的位置f 的方向 1 2 3 3 有同学利用如图6所示的装置来探究求合力的方法 在竖直木板上铺有白纸 固定两个光滑的滑轮a和b 将绳子打一个结点o 每个钩码的重量相等 当系统达到平衡时 根据钩码个数读出三根绳子的拉力ftoa ftob和ftoc 回答下列问题 1 2 3 图6 1 改变钩码个数 实验能完成的是 a 钩码的个数n1 n2 2 n3 4b 钩码的个数n1 n3 3 n2 4c 钩码的个数n1 n2 n3 4d 钩码的个数n1 3 n2 4 n3 5 解析答案 解析对o点受力分析如图所示 oa ob oc分别表示ftoa ftob ftoc的大小 由于三个共点力处于平衡 所以ftoa ftob的合力大小等于ftoc 且ftoc ftoa ftob 即 ftoa ftob ftoc ftoa ftob 故b c d能完成实验 1 2 3 答案b c d 2 在拆下钩码和绳子前 最重要的一个步骤是 a 标记结点o的位置 并记录oa ob oc三段绳子的方向b 量出oa ob oc三段绳子的长度c 用量角器量出三段绳子之间的夹角d 用天平测出钩码的质量 1 2 3 解析答案 1 2 3 解析为探究求合力的方法 必须作受力图 所以先明确受力点 即标记结点o的位置 其次要作出力的方向并读出力的大小 最后作出力的图示 因此要做