第三章　實(shí)驗(yàn) 探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律—2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一冊(cè)課件(共24張PPT)

1、實(shí)驗(yàn):探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律必備知識(shí)自我檢測(cè) 一、實(shí)驗(yàn)原理一個(gè)力F的作用效果與兩個(gè)共點(diǎn)力F1和F2的共同作用效果都是把橡皮條結(jié)點(diǎn)拉伸到某點(diǎn),則F為F1和F2的合力,作出F的圖示,再根據(jù)力的平行四邊形定則作出F1和F2的合力F的圖示,比較F與F在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)是否大小相等、方向相同,即得到互成角度的兩個(gè)力合成是否遵循平行四邊形定則。 二、實(shí)驗(yàn)器材方木板、白紙、圖釘若干、細(xì)芯鉛筆、橡皮條一段、細(xì)繩套兩個(gè)、彈簧測(cè)力計(jì)兩個(gè)、三角板、刻度尺。必備知識(shí)自我檢測(cè) 三、實(shí)驗(yàn)步驟1.在方木板上用圖釘固定一張白紙,如圖甲所示,用圖釘把橡皮條的一端固定在木板上A點(diǎn),在橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套。2.用

2、兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住兩個(gè)細(xì)繩套,互成角度地拉橡皮條將結(jié)點(diǎn)拉到某位置O,用鉛筆描下O點(diǎn)的位置、細(xì)繩的方向,并記錄兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)。必備知識(shí)自我檢測(cè)3.如圖乙所示,按適當(dāng)?shù)谋壤鞒鰞蓚€(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F1和F2的圖示,利用刻度尺和三角板,以F1、F2為鄰邊畫出平行四邊形,并畫出對(duì)角線F。4.用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)把橡皮條拉到同一位置O,記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)和細(xì)繩的方向,并用同樣的比例作出這個(gè)力F的圖示。5.比較F與F的大小和方向,看它們?cè)趯?shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)是否相同,從而驗(yàn)證平行四邊形定則。必備知識(shí)自我檢測(cè)正誤辨析1.實(shí)驗(yàn)中合力與分力的作用效果相同,此實(shí)驗(yàn)中力的作用效果是指橡皮條伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度相同。()2

3、.記錄細(xì)繩的方向時(shí),沿細(xì)繩方向在細(xì)繩下白紙上點(diǎn)兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)即可。()答案:解析:此處力的作用效果是指把橡皮條末端拉到同一位置,不僅伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度相同,拉的方向也相同。答案:解析:細(xì)繩下白紙上點(diǎn)兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn),再用尺子連成線就是細(xì)繩的方向。必備知識(shí)自我檢測(cè)3.每次實(shí)驗(yàn)時(shí),只要記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)就可以了。()4.用兩彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條時(shí),兩彈簧測(cè)力計(jì)間的夾角應(yīng)取90。()答案:解析:每次實(shí)驗(yàn)時(shí),要記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)和細(xì)線的方向。答案:解析:兩彈簧測(cè)力計(jì)間的夾角可以任意選取,只要不太大也不太小就可以。問題一問題二隨堂檢測(cè)實(shí)驗(yàn)原理與操作情景探究實(shí)驗(yàn)時(shí)由作圖法得到的合力F和單個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量的實(shí)際

4、合力F忘記標(biāo)注而造成錯(cuò)亂,你如何加以區(qū)分?要點(diǎn)提示由彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量合力時(shí)必須使橡皮條伸直,所以與AO共線的合力表示由單個(gè)測(cè)力計(jì)測(cè)量得到的實(shí)際合力F,不共線的合力表示由作圖法得到的合力F。問題一問題二隨堂檢測(cè)知識(shí)點(diǎn)撥實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的方法(1)理論值:在白紙上按比例從O點(diǎn)開始作出兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)同時(shí)拉時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F1和F2的圖示,利用刻度尺和三角板根據(jù)平行四邊形定則求出合力F。(2)實(shí)際值:按同樣的比例用刻度尺從O點(diǎn)起作出一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條時(shí)拉力F的圖示。(3)相比較:比較F與F在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等。注意:在同一次實(shí)驗(yàn)中,畫力的圖示選定的標(biāo)度要相同,并且要恰當(dāng)選定標(biāo)度,使力的圖示稍

5、大一些。問題一問題二隨堂檢測(cè)實(shí)例引導(dǎo)例1“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示,其中A為固定橡皮條的圖釘,O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn),OB和OC為細(xì)繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖。圖乙中的F與F兩力中,方向一定沿AO方向的是。解析:力F為用一只彈簧拉橡皮條時(shí)力的大小和方向,所以F與AO的方向相同。答案:F問題一問題二隨堂檢測(cè)變式訓(xùn)練1在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中,需要將橡皮條的一端固定在水平木板上,另一端系上兩根細(xì)繩,細(xì)繩的另一端都有繩套(如圖所示)。實(shí)驗(yàn)中需用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住繩套,并互成角度地拉橡皮條。某同學(xué)認(rèn)為在此過程中必須注意以下幾項(xiàng):A.兩根細(xì)繩必須等長(zhǎng)B.橡皮條

6、應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上C.在使用彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)要注意使彈簧測(cè)力計(jì)與木板平面平行D.用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉繩套時(shí),兩測(cè)力計(jì)示數(shù)要保持相同E.用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉繩套時(shí),兩測(cè)力計(jì)拉力方向要互成90角,便于求兩個(gè)力的合力其中正確的是(填字母)。問題一問題二隨堂檢測(cè)答案:C解析:在本實(shí)驗(yàn)中細(xì)繩只記錄作用力的方向,兩繩不必等長(zhǎng);兩力合成時(shí),其合力方向不一定在兩分力的夾角平分線上,因此,不必使橡皮條與兩繩夾角的平分線在同一直線上,實(shí)驗(yàn)時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)與木板平面平行,使讀數(shù)與繩作用力相等,則C項(xiàng)正確,A、B錯(cuò)誤;兩測(cè)力計(jì)拉繩套時(shí),兩力的大小可以不同,兩力的方向也不一定要互相垂直,夾角不宜太大,也不宜太小,D

7、、E錯(cuò)誤。問題一問題二隨堂檢測(cè)數(shù)據(jù)處理與誤差分析情景探究本實(shí)驗(yàn)中對(duì)兩只彈簧測(cè)力計(jì)有何要求?使用時(shí)應(yīng)注意哪些問題?要點(diǎn)提示(1)本實(shí)驗(yàn)中的兩只彈簧測(cè)力計(jì)的選取方法:將兩只彈簧測(cè)力計(jì)調(diào)零后互鉤水平對(duì)拉過程中,讀數(shù)相同,則可選;若讀數(shù)不同,應(yīng)另換或調(diào)校,直至讀數(shù)相同為止。(2)使用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)力時(shí),讀數(shù)應(yīng)盡量大些,但不能超出它的測(cè)量范圍。被測(cè)力的方向應(yīng)與彈簧測(cè)力計(jì)軸線方向一致,拉動(dòng)時(shí)彈簧及掛鉤不可與外殼相碰以避免產(chǎn)生摩擦。讀數(shù)時(shí)應(yīng)正對(duì)、平視刻度。兩彈簧測(cè)力計(jì)同時(shí)拉細(xì)繩時(shí),夾角適當(dāng)大些,但也不能過大。問題一問題二隨堂檢測(cè)知識(shí)點(diǎn)撥1.誤差分析(1)讀數(shù)誤差。彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)在允許的情況下,盡量大一些,讀數(shù)

8、時(shí)眼睛一定要正視,要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄。(2)作圖誤差。結(jié)點(diǎn)O的位置和兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的方向畫得不準(zhǔn)確,造成作圖誤差。兩個(gè)分力的起始夾角太大,如大于120,再重復(fù)做兩次實(shí)驗(yàn),為保證結(jié)點(diǎn)O位置不變(即保證合力不變),則變化范圍不大,因而彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)變化不顯著,讀數(shù)誤差較大,導(dǎo)致作圖產(chǎn)生較大誤差。作圖比例不恰當(dāng)、不準(zhǔn)確等造成作圖誤差。問題一問題二隨堂檢測(cè)2.規(guī)范操作(1)位置不變:在同一次實(shí)驗(yàn)中,將橡皮條拉長(zhǎng)時(shí)結(jié)點(diǎn)的位置一定要相同。(2)角度合適:兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)所拉細(xì)繩套的夾角不宜太小,也不宜太大,以60100為宜。(3)在不超出彈簧測(cè)力計(jì)量程及橡皮條彈性限度的前提下,測(cè)力計(jì)示數(shù)、橡皮條被拉

9、伸的長(zhǎng)度應(yīng)盡量大一些。(4)細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些,便于確定力的方向。不要直接沿細(xì)繩套方向畫直線,應(yīng)在細(xì)繩套兩端各畫個(gè)投影點(diǎn),去掉細(xì)繩套后,連直線確定力的方向。問題一問題二隨堂檢測(cè)實(shí)例引導(dǎo)例2在“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)情況如圖所示,其中A為固定橡皮條的圖釘,O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn),OB和OC為細(xì)繩。(1)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是()A.理想實(shí)驗(yàn)法B.等效替代法C.控制變量法D.建立物理模型法(2)(多選)本實(shí)驗(yàn)中,采取下列哪些方法和步驟可以減小實(shí)驗(yàn)誤差()A.兩個(gè)分力F1、F2間的夾角越大越好B.拉橡皮條的細(xì)繩要稍長(zhǎng)一些C.實(shí)驗(yàn)中,彈簧測(cè)力計(jì)必須與木板平行D.讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧測(cè)力

10、計(jì)刻度問題一問題二隨堂檢測(cè)解析:(1)本實(shí)驗(yàn)是采用等效替代的方法,當(dāng)兩個(gè)力作用使橡皮條結(jié)點(diǎn)O伸長(zhǎng)到某一點(diǎn),另一個(gè)力作用也使橡皮條結(jié)點(diǎn)O伸長(zhǎng)到同一點(diǎn)時(shí),這個(gè)力就是前兩個(gè)力的合力,選B。(2)本實(shí)驗(yàn)中兩彈簧測(cè)力計(jì)所拉繩間的夾角一般在60到120之間較合適,A錯(cuò)誤;為了減小誤差,便于確定兩拉力的方向,拉橡皮條的細(xì)繩要稍長(zhǎng)一些,且必須使橡皮條、細(xì)繩、彈簧測(cè)力計(jì)都與木板平行,細(xì)繩要與彈簧測(cè)力計(jì)軸線在同一直線上,讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)刻度,B、C、D均正確。答案:(1)B(2)BCD問題一問題二隨堂檢測(cè)變式訓(xùn)練2做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)時(shí):(1)除已有的器材(方木板、白紙、細(xì)繩套、刻度尺、圖

11、釘和鉛筆)外,還必須有和。(2)要使兩次合力與分力產(chǎn)生相同的效果,必須()A.每次將橡皮條結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置B.每次把橡皮條拉直C.每次準(zhǔn)確讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)D.每次記準(zhǔn)細(xì)繩的方向問題一問題二隨堂檢測(cè)(3)在驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)中得到如下數(shù)據(jù),請(qǐng)選擇合適的標(biāo)度在圖方框中作圖完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理。問題一問題二隨堂檢測(cè)答案:(1)彈簧測(cè)力計(jì)橡皮條(2)ACD(3)作圖如下問題一問題二隨堂檢測(cè)1.某同學(xué)利用如圖所示的裝置驗(yàn)證力的平行四邊形定則。圖甲中GE是橡皮條,輕質(zhì)小圓環(huán)掛在橡皮條的下端;圖乙中用兩個(gè)互成角度的拉力F1、F2將小圓環(huán)拉至O點(diǎn);圖丙中用一個(gè)拉力F將小圓環(huán)仍拉至O點(diǎn)。下列說法正確

12、的是()A.進(jìn)行圖乙中的操作時(shí),拉力F1、F2的方向一定相互垂直B.在圖乙、丙中,橡皮條必須沿豎直方向拉伸C.在圖乙、丙中,必須將小圓環(huán)拉至相同的位置D.圖乙操作完成后,可更換橡皮條,繼續(xù)完成圖丙所示的實(shí)驗(yàn)步驟問題一問題二隨堂檢測(cè)答案:C解析:進(jìn)行圖乙中的操作時(shí),只需兩拉力F1、F2的大小、方向明確,不一定相互垂直,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;圖乙、丙中的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的效果相同,就是將小圓環(huán)拉至相同的位置,圖乙操作完成后,若更換橡皮條,則不能驗(yàn)證力的平行四邊形定則,選項(xiàng)C正確,B、D錯(cuò)誤。問題一問題二隨堂檢測(cè)2.將橡皮條的一端固定在A點(diǎn),另一端拴上兩根細(xì)繩,每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程為5N、最小刻度為0.1N的彈簧測(cè)力計(jì),沿著兩個(gè)不同的方向拉彈簧測(cè)力計(jì),當(dāng)橡皮條的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí),兩根細(xì)繩相互垂直,如圖所示。這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出。(1)由圖可讀得兩個(gè)