人教版高中物理必修第一册第三章4第2课时实验探究两个互成角度的力的合成规律课件.ppt

第2课时实验：探究两个互成角度的力的合成规律第三章相互作用——力4．力的合成和分解[实验目标]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。必备知识·自主预习储备探究重构·关键能力达成类型一实验原理与操作【典例1】某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验如图甲所示，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。图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示。(1)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________。F′(2)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(3)实验时，主要的步骤是：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．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套。BC．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O，记录下O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个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F。E．只用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，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：①有重要遗漏的步骤的序号是______和________。②遗漏的内容分别是_____________________________________________和______________________________________________。CEC中应加上“记下两条细绳的方向”E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”[解析](1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿AO方向；而用两个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力，根据平行四边形定则作出两弹簧测力计拉力的合力，由于误差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿AO方向的是F′。(2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们的作用效果可以等效替代，故选项B正确。(3)①根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作过程可知，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中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置O。类型二数据处理和误差分析【典例2】在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，如图(a)所示，轻质小圆环挂在橡皮条的一端，另一端固定，橡皮条的自然长度为GE，在图(b)中，用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环受到拉力F1、F2的共同作用，处于O点，橡皮条伸长的长度为EO。撤去F1、F2，改用一个力F′单独拉住小圆环，如图(c)所示，仍然使它处于O点。力F′单独作用与F1、F2共同作用的效果是一样的，都能使小圆环在O点保持静止。(1)甲同学在某次实验中，记录了拉力F1、F2的大小及方向，并将它们的图示作在如图(d)所示的方格纸中，已知方格纸每个正方形小格的边长代表2N。请你在图(d)中利用作图法作出F1、F2的合力F，并由图得出F的大小为________N。(2)乙同学用力的图示法分别描述F′、F1、F2的大小及方向，以F1、F2为邻边，作平行四边形，得其对角线为F，如图(e)所示。则力F1、F2合力的理论值是___，实际测量值是________(以上两空选填“F”或“F′”)。见解析图12FF′[解析](1)根据平行四边形定则画出两分力F1、F2的合力F的图示，如图所示，由题意可知，每一小格的长度表示2N，可知合力F＝2×6N＝12N。(2)实验操作过程中使小圆环到达O点的力为实际值，一定和OG共线；理论值是根据平行四边形定则作出的力的图示，不一定和OG共线，但是一定是平行四边形的对角线。由此可知F为理论值，F′为实际值。类型三创新实验设计【典例3】某同学利用如图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，每个钩码的重力相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2和F3，回答下列问题：(1)改变钩码个数，能完成实验的是________。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＝5BCD(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