浙江省2019_2020学年高中物理第十章课时2探究求合力的方法课件.pptx

1、课时2探究求合力的方法、探究作用力与反作用力的关系和研究平抛运动 探究求合力的方法,实验基础,一、实验原理 等效思想:使一个力F的作用效果和两个力F1和F2的作用效果相同,就是使同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点O,即伸长量相同,所以F为F1和F2的合力,作出力F的图示,再根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示,比较F,F在实验误差允许的范围内是否大小相等、方向相同。,二、实验步骤 1.用图钉把白纸钉在水平桌面的方木板上。 2.用图钉把橡皮条的一端固定在A点,橡皮条的另一端拴上两个细绳套。 3.用两个弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长到某一位置O。用铅笔描下O

2、点的位置和细绳套的方向,并记录弹簧测力计的读数。注意在使用弹簧测力计的时候,要使它的弹簧与木板平面平行。,4.用铅笔和刻度尺从力的作用点(位置O)沿着两绳套的方向画直线,按选定的标度作这两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,以F1和F2为邻边利用刻度尺和三角板作平行四边形,过O点画平行四边形的对角线,即为合力F的图示。 5.只用一个弹簧测力计,通过细绳套把橡皮条的结点拉到同一位置O。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。 6.比较力F与用平行四边形定则求得的合力F的大小和方向,在实验误差允许的范围内看它们是否相等。 7.改变两个分力的大小和夹角,再做两次实验。,

3、三、注意事项 1.在同一次实验中,使橡皮条拉长时,结点O位置一定要相同。 2.用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时,夹角不宜太大也不宜太小,在6090之间为宜。 3.读数时应注意使弹簧测力计与木板平行,并使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条直线上,避免弹簧测力计的外壳和弹簧测力计的限位孔之间有摩擦。读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度,在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下,拉力的数值尽量大些。 4.细绳套应适当长一些,便于确定力的方向。不要直接沿细绳套的方向画直线,应在细绳套末端用铅笔画一个点,去掉细绳套后,再将所标点与O点连接,即可确定力的方向。 5.在同一次实验中,画力的图示所选定

4、的标度要相同,并且要恰当选取标度,使所作力的图示稍大一些。,考点1对实验原理和操作的考查,考点与典例,典例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 。,解析:(1)实验中要作平行四边形,故需要用三角板,要通过拉伸橡皮条来显示合力的效果。,答案:(1)三角板橡皮条,(2)在做上述实验时,在水平放置的木板上垫上一张白纸,把橡皮条的一端固定在木板上,另一端拴上两个细绳套,通过细绳套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

5、。,解析:(2)实验中要记录橡皮条拉伸后O点的位置、弹簧测力计的读数及力的方向。,答案:(2)O点位置细绳套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套方向,(3)在某次实验中,某同学的实验结果如图所示,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F和F进行比较,验证平行四边形定则。,解析:(3)本实验中合力的理论值是通过作平行四边形得出,而合力的实验值则是通过用一个弹簧测力计拉橡皮条至同一结点O处而直接测得。,答案:(3)FF,考点2对实验操作和数据处理的考查,典例2 有同学用橡皮筋探究求合力

6、的方法。他先将橡皮筋一端系上带有细绳套的两根细绳,再将另一端固定在水平木板上,前后两次拉伸橡皮筋,第一次用两个弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮筋,第二次只用一个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮筋。,(1)实验对两次拉伸橡皮筋的要求中,下列哪些说法是正确的 (填字母代号)。 A.橡皮筋可以沿不同方向拉 B.将橡皮筋拉伸相同长度即可 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,解析:(1)本实验的目的是为了验证力的平行四边形定则,即研究合力与分力的关系。根据合力与分力是等效的,本实验两次拉伸橡皮筋,要沿相同方向且拉伸的长度要相同,A,B错误;在白纸上标下第一次橡皮筋和

7、绳的结点的位置,第二次将橡皮筋和绳的结点拉到相同位置,表明两次效果相同,即两个拉力和一个拉力等效,而弹簧测力计不必拉到相同刻度,C错误,D正确。,答案:(1)D,(2)某次实验中,一个弹簧测力计的指针位置如图甲所示,其读数为 N。 (3)如果没有操作失误,图乙中的F与F两力中,方向一定沿AO方向的是。,解析:(2)弹簧测力计的读数为2.10 N。 (3)该实验中F是由平行四边形定则求出的合力,而F是通过实际实验得出的,故F应与OA在同一直线上。,答案:(2)2.10(3)F,探究作用力与反作用力的关系,实验基础,一、实验原理与操作 1.用两个弹簧测力计探究作用力与反作用力的关系 利用如图所示的

8、器材探究作用力与反作用力的关系。A,B两个弹簧测力计连接在一起,B的一端固定,用手拉弹簧测力计A,可以看到两个弹簧测力计的指针同时移动。,注意:在进行本实验之前,务必要对两弹簧测力计调零。,2.用传感器来研究作用力与反作用力的关系 把力传感器连在计算机上,传感器的钩子上挂钩码,钩子受力的大小随时间变化的情况,可以由计算机屏幕显示。 (1)两物体静止 如图1所示,实验时把两个力传感器同时连在计算机上,其中一个固定在墙上,另一个握在手中,用力拉一个传感器,两个钩子受力的情况可以由计算机屏幕显示,横坐标是时间t,纵坐标是力F。可以看到,计算机屏幕显示如图2所示的图线,图中横坐标轴上下两条曲线分别表示

9、两个传感器受力的大小。可以看出,在一个传感器受力的同时,另一个传感器也受到力的作用,而且在任何时刻两 个力的大小都是相等的,方向都是相反的。,(2)运动的物体 把一个力传感器系在一个物体上,另一个握在手中,当通过传感器用力拉物体时(如图3所示),用传感器显示运动中两物体间的作用力和反作用力,同样可得到类似如图2所示的图线。尽管物体的运动状态可能变化,力的大小也可能随时间变化,但在任何时刻,作用力和反作用力总保持大小相等、方向相反。这表明,牛顿第三定律所阐明的作用力与反作用力的关系,不仅适用于静止物体之间,也适用于运动物体之间,即这种关系与物体的运动状态无关,也与参考系的选择无关。,二、注意事项

10、 1.使用弹簧测力计或传感器前,应先调节零刻度。 2.弹簧测力计或传感器对拉时作用力要在同一直线上。,考点对实验原理的考查,考点与典例,典例 探究作用力与反作用力关系的实验装置如图甲所示,其中A,B是两个力传感器,B固定在木块C上。,(1)固定木块C,用A拉B,传感器显示两钩子受力随时间变化的图象如图乙所示。根据图象可以得出的结论是(填字母)。 A.作用力增大时,反作用力减小 B.作用力和反作用力的方向总是相反的 C.作用力和反作用力是分别作用在不同物体上的 D.此图象一定是在两个物体都处于静止状态下显示出来的,解析:(1)根据图线可以得出的结论是作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,故A错

11、误,B正确;根据图象不能看出两力分别作用在不同物体上,故C错误;根据图象不能看出一定是在两个物体都处于静止状态下显示出来的,故D错误。,答案:(1)B,(2)放开木块C,用A拉B向右运动,上述结论是否仍成立?。,解析:(2)放开木块C,用A拉B向右运动,作用力和反作用力依然大小相等,方向相反,上述结论仍成立。,答案:(2)是,研究平抛运动,实验基础,一、实验装置图,三、实验步骤 1.安装调整斜槽:用图钉把白纸钉在竖直板上,在木板的左上角固定斜槽,可用平衡法调整斜槽,即将小球轻放在斜槽平直部分的末端处,能使小球在平直轨道上的任意位置静止,就表明水平程度已调好。,2.调整木板:用悬挂在槽口的重垂线

12、把木板调整到竖直方向,并使木板平面与小球下落的竖直面平行,然后把重垂线方向记录到钉在木板上的白纸上,固定木板,使在重复实验的过程中,木板与斜槽的相对位置保持不变。 3.确定坐标原点O:把小球放在槽口处,用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点O,O点即为坐标原点。 4.确定运动轨迹上的点:将小球从斜槽上某一位置由静止滑下,小球从轨道末端射出,先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某一x值处的y值,然后让小球由同一位置自由滚下,在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球通过的位置,并在白纸上记下该点。用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置。(不同的器材方法有所不同),四、数据处理 1.描绘运动轨

13、迹:取下白纸,用平滑的曲线把记下的一系列点连接起来即得小球做平抛运动的轨迹。,五、注意事项 1.实验中必须保证通过斜槽末端点的切线水平,木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在竖直平面平行,并使小球的运动靠近木板但不接触。 2.小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下。 3.坐标原点(小球做平抛运动的起点)不是槽口的端点,应是小球在槽口时球的球心在木板上的水平投影点。,考点1对实验原理和实验操作的考查,考点与典例,典例1 (2017浙江4月学考)在“研究平抛运动”实验中。 (1)图1是横挡条卡住平抛小球,用铅笔标注小球最高点,确定平抛运动轨迹的方法,坐标原点应选小球在斜槽末端点时的。,A.球心

14、B.球的上端 C.球的下端,解析:(1)由于横挡条处记录小球位置时标注点为小球最高点,因此,所画平抛运动轨迹均上移一个小球半径,因此,坐标原点应为斜槽末端小球球心上方半径处,选项B正确。,答案:(1)B,在此实验中,下列说法正确的是。(多选) A.斜槽轨道必须光滑 B.记录的点应适当多一些 C.用光滑曲线把所有的点连接起来 D.y轴的方向根据重锤线确定,解析:实验过程中,斜槽轨道不一定光滑,只要能够保证小球从同一位置静止释放,使离开斜槽末端的速度相同即可,所以选项A错误,记录点适当多一些,便于通过这些点作平滑曲线,选项B正确,C错误。y轴必须是竖直方向,即为重锤线方向,即选项D正确。,答案:B

15、D,(2)图2是利用图1装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片,由照片可判断实验操作错误的是。 A.释放小球时初速度不为0 B.释放小球的初始位置不同 C.斜槽末端切线不水平,解析:(2)由图可知斜槽末端切线不水平,形成斜抛运动,故选C。,答案:(2)C,(3)图3是利用稳定的细水柱显示平抛运动轨迹的装置,其中正确的是。,解析:(3)插入瓶中的另一根吸管使得与外界气压相等,目的就是为了保证水流的流速不因瓶内水面下降而减小,能保证一段时间内得到稳定的细水柱,选项B正确。,答案:(3)B,考点2对实验现象的分析和实验数据的处理,典例2 如图所示,在“研究平抛运动”的实验中,可以描绘出小球平抛运动的轨迹,实验简要步骤如下:,A.让小球多次从释放,在一张印有小方格的纸上记下小球经过的一系列位置,如图中a,b,c,d所示。 B.安装好器材,注意,记下平抛初位置O点和过O点的水平线与竖直线。 C.取下方格纸,以O为原点,以水平线为x轴,竖