学案2试验探究合力与分力的关系

1、学案2实验：探究合力与分力的关系学习目标定位1探究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.湼故涓本湖温推陈方可知新知识储备区一、实验原理一个力F的作用效果与两个共点力 Fi和F2的共同作用效果都是把橡筋条结点拉伸到某点，则F为Fi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Fi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 两个力合成遵从平行四边形定则.二、实验器材方木板、白纸、图钉若干、细芯铅笔、橡皮筋一段、细绳套两个、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺.学习 探究区基础自学落实 垂点豆动

2、探究一、实验过程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：用图钉把橡筋条的一端固定在木板上的A点，在橡皮筋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，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，结 点到达某一位置 0(如图1所示)用铅笔描下结点 0的位置和两条细绳套的方向，并记录弹 簧测力计的读数.(2) 一力拉：只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡筋条的结点拉到与前面相同的位置0,记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向.3.作图对比F1和F2的(1) 理论值：在白纸上按比例从 0点开始作出两个弹簧测力计同

3、时拉橡皮筋时拉力图示，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F.测量值：按同样的比例用刻度尺从 0点起作出一个弹簧测力计拉橡皮筋时拉力F '的图示,如图2所示.图2(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.4 .重复改变两个分力Fi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.二、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，橡皮筋的结点没有拉到同一

4、点会造成偶然误差.4 .两个分力的夹角太小或太大，Fi、F2数值太小，应用平行四边形定则作图时，会造成偶然误差.三、注意事项1 .结点(1) 定位0点时要力求准确；(2) 同一次实验中橡皮筋拉长后的0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) 应使橡皮筋、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B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.X典例精析【例1】李明同学在做“探究合力与分力的关系”实验时，利用坐标纸记下了

5、橡皮筋的结点位置0以及两只弹簧测力计拉力的大小，如图3(a)所示.F FFf F张华李削(1)试在图(a)中作出无实验误差情况下Fi和F2的合力图示，并用 F表示此力.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筋的拉力大B 橡皮筋的拉力是合力，两弹簧测力计的拉力是分力C 两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置0,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筋结点位置不变，只需调整另一只弹 簧测力计拉力的大小即可其中哪一个实验比较符合(3) 如图(b)所示是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果, 实验事实？(力

6、F'是用一只弹簧测力计拉时的图示)在以上比较符合实验事实的一位同学的实验中，造成误差的主要原因是：(至少写出两种情况)答案(1)如图所示(2)AC 张华的实验比较符合实验事实Fi的方向比真实方向偏左；F2的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左；作图时两虚线不分别与Fi线和F2线平行【例2 在“探究合力与分力的关系”的实验中某同学的实验情况如图4所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，0为橡皮筋与细绳的结点，0B和0C为细绳.(1)本实验采用的科学方法是 ()0图4C .控制变量法D .建立物理模型法(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Fi、F2间的夹角越大越好B

7、 拉橡皮筋的细绳要稍长一些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(1)本实验是采用等效替代的原理，当两个力作用使橡皮筋结点0伸长到某一点，另一个力作用也使橡皮筋结点0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，拉橡皮筋的细绳要稍长一些，且必须使橡皮筋、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检测学习效果悔验咸功快乐自我检测区1.在

8、做完“探究合力与分力的关系”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，你认为他的体会中正确的是()A用两只弹簧测力计拉橡皮筋时，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筋时合力的图示F与用一只弹簧测力计拉橡皮筋时力的图示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Fi、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 ND .在用弹簧测力计拉橡皮筋时，应使弹簧测力计的弹簧与木板平面平行答案 BD解析 用两只弹簧测力计拉橡皮筋时，两细绳套的夹角约在60。120。范围

9、，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.2 某同学用如图5所示的实验装置来探究合力与分力的关系弹簧测力计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

10、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.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0点静止在同一位置某次实验中，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.答案（1）3.6 D 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）解析（1）由弹簧测力计可读出数据为3.6 N ; （2）因为只要0点受力平衡，三个力的合力为零

11、即可，没有必要每次都要使 0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.竺分 1 在“探究合力与分力的关系”实验中，先将橡皮筋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，需要两次拉伸橡皮筋，一次是通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮筋，另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮筋.实验对两次拉伸橡皮筋的要求中，下列说法正确的是 （填字母代号）A 将橡皮筋拉伸相同长度即可B 将橡皮筋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 将橡皮筋和绳的结点拉到相同位置答案

12、BD解析 实验中两次拉伸橡皮筋时，应要求两次的作用效果必须完全相同，即橡皮筋被拉伸的 方向、长度完全相同，所以答案选B、D.2 在“探究合力与分力的关系”的实验中，某同学的实验情况如图1甲所示，其中 A为固定橡皮筋的图钉，0为橡皮筋与细绳的结点，0B和0C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（）乙A .图乙中的F是力Fi和F2合力的理论值,F '是力Fi和F2合力的实际测量值B .图乙的F'是力Fi和F2合力的理论值,F是力Fi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筋，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筋，

13、那么对实验结果有影响答案 BC解析 Fi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把橡皮筋拉到0点时的值，因此F '是Fi与F2合成的理论值，F是Fi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筋，不会影响实验结果， 故C正确，D错误.3 某同学做“探究合力与分力的关系”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 用图钉把橡筋条的一端固定在板上的A点，在橡皮筋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，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸

14、长，结点到达某一 位置0,记录下0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Fi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，通过细绳套拉橡皮筋使其伸长，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：(i)有重要遗漏的步骤的序号是 和；遗漏的内容分别是和.答案(i)C E (2)C中应加上“记下两条细绳的方向”E中应说明“把橡筋条的结点拉到同一位置0”解析(i)根据“探究求合力的方法”实验的操作规程可知，

15、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中未说明是否把橡筋条的结点拉到同一位置0.4 图2甲为“探究合力与分力的关系”的实验装置.(1) 下列说法中正确的是A .在测量同一组数据 Fi、F2和合力F的过程中，拉橡皮筋结点到达的位置0的位置不能变化B 用弹簧测力计拉细绳时，拉力方向必须竖直向下C . Fi、F2和合力F的大小都不能超过弹簧测力计的量程D 为减小测量误差，Fi、F2方向间夹角应为90°(2) 某次操作时，一只弹簧测力计的指针如图乙所示，由图可知拉力的大小为N.答案(1)AC(2)4.005在“探究合力与分力的关系”实验中：(1)部分实验步骤如下，请完成有关内容：A 将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端绑上两根细线.B 在其中一根细线末端挂上5个质量相