高中物理第三章相互作用实验：探究求合力的方法课件新人教版必修1.ppt

实验：探究求合力的方法,一、实验目的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。二、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。,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是否大小相等、方向相同。,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的位置和两条细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数。,图1,(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，记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向。,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合力F(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。,(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。,图2,4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。,六、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，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。,七、注意事项1正确使用弹簧测力计(1)测量前应首先检查弹簧测力计的零点是否准确，注意使用中不要超过其弹性限度。(2)实验时，弹簧测力计必须保持与木板平行，且拉力应沿轴线方向。弹簧测力计的指针、拉杆都不要与刻度板和刻度板末端的限位孔发生摩擦。(3)读数时应正对、平视刻度，估读到最小刻度的下一位。,2规范实验操作(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在橡皮条弹性限度内的前提下，测量数据应尽量大一些。(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，应在细绳套两端画个投影点，去掉细绳套后，连直线确定力的方向。3规范合理作图：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。,预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中,要点一实验原理及实验操作例1在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上的A点，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套。实验中需用两个弹簧测力计分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮条至某一确定的O点，如图3所示。,图3,(1)某同学认为在此过程中必须注意以下几点：A两弹簧测力计的拉力必须等大B同一次实验过程中，O点的位置不允许变动C为了减小误差，两弹簧测力计的读数必须接近量程其中正确的是_。(填选项前的字母),(2)上述实验中所说的合力与两个分力具有相同的效果，是指下列说法中的_。A弹簧测力计的弹簧被拉长B固定橡皮条的图钉受拉力产生形变C绳套受拉力产生形变D使橡皮条在同一方向上伸长同一长度,解析(1)两弹簧测力计的弹力大小要适中，但不一定大小相同，也不一定必须接近弹簧测力计的量程，选项A、C错误；只有将绳套与橡皮条的结点每次都拉至O点，橡皮条才沿同一方向产生相同的形变，弹簧测力计的拉力才产生相同的效果，选项B正确。(2)该实验中所说的合力与两个分力具有相同的效果，是指合力与两个分力分别拉橡皮条时，使橡皮条在同一方向上伸长同一长度，选项D正确。答案(1)B(2)D,要点二实验数据处理例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4所示。这时测力计的读数可从图中读出。,图4,(1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为_N和_N。(2)在虚线方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。思路点拨作力的图示时，要选好标度，注意平行四边形中的实线、虚线的区别和箭头、标度、单位。,解析(1)弹簧测力计的读数分别是4.00N,2.50N。(2)根据测量结果，每小格代表0.5N，将保证力的图示较准确，若每小格代表1N，则2.50N的力的表示容易造成误差，在确定合力大小时，容易造成较大误差。力的图示应有标度，有箭头。如图所示。,答案(1)4.002.50(2)见解析图,要点三创新实验例3某同学利用如图5所示的装置来验证力的平行四边形定则：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FOA、FOB和FOC，回答下列问题：,图5,(1)改变钩码个数，能完成实验的是()A钩码的个数N1N22，N34B钩码的个数N1N33，N24C钩码的个数N1N2N34D钩码的个数N13，N24，N35(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,(3)在作图时，你认为下图中正确的是_(选填“甲”或“乙”)。解析(1)OA、OB、OC分别表示三个力的大小，由于三共点力平衡，所以三个力的大小构成一个三角形。2、2、4不可以构成三角形，故A错误，B、C、D都正确。,(2)为验证平行四边形定则，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，因此要做好记录，从力的三要素角度出发，要记录钩码的个数和记录OA、OB、OC三段绳子的方向，故A正确，B、C、D错误。(3)以O点为研究对象，F3为实