高中物理 實驗 互成角度的兩個共點力的合成課件 滬科版必修1

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1、實驗實驗:互成角度的兩個共點力的合成互成角度的兩個共點力的合成一、實驗目的驗證互成角度的兩個共點力合成時遵循平行四邊形定則。二、實驗原理1.一個力F的作用效果與兩個共點力F1和F2的共同作用效果都是把橡皮筋拉伸到某點,即F與F1、F2的共同作用效果相同,作出F的圖示。2.再根據(jù)平行四邊形定則作出F1和F2的合力F的圖示。3.比較F與F是否大小相等、方向相同。如果在誤差允許的范圍內(nèi),F和F相同,那么力的平行四邊形定則就得到了驗證。三、實驗器材方木板一塊、測力計兩個、細繩套(兩個)、橡皮筋一段、白紙、鉛筆、刻度尺、量角器、圖釘。探究突破典例剖析隨堂檢測一、實驗步驟1.儀器的安裝(1)釘白紙:用圖釘

2、把一張白紙釘在方木板上,將方木板放在水平桌面上。(2)拴繩套:用圖釘把橡皮條的一端固定在木板上的A點,在橡皮條的另一端拴上兩條細繩套。探究突破典例剖析隨堂檢測2.操作與記錄(1)兩力拉:用兩個彈簧測力計分別鉤住兩個細繩套,互成角度地拉橡皮條,使橡皮條伸長,結(jié)點到達某一位置O(如圖所示)。用鉛筆描下結(jié)點O的位置和兩條細繩套的方向,并記錄彈簧測力計的讀數(shù)(F1和F2)。(2)一力拉:只用一個彈簧測力計,通過細繩套把橡皮條的結(jié)點拉到與前面相同的位置O,記下彈簧測力計的讀數(shù)F和細繩套的方向。(3)改變F1和F2的夾角和大小,再做兩次。(4)實驗記錄:探究突破典例剖析隨堂檢測探究突破典例剖析隨堂檢測二、

3、數(shù)據(jù)處理1.理論值:在白紙上按比例從O點開始作出兩個彈簧測力計同時拉時彈簧測力計的拉力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.測量值:按同樣的比例用刻度尺從O點起作出一個彈簧測力計拉橡皮條時拉力F的圖示。3.相比較:比較F與用平行四邊形定則求得的合力F在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否相等。探究突破典例剖析隨堂檢測三、誤差分析1.使用中,測力計的彈簧和外殼之間、指針和外殼之間或測力計外殼和紙面之間有摩擦力存在會造成系統(tǒng)誤差。2.兩次測量拉力時,橡皮筋的結(jié)點O沒有拉到同一點會造成偶然誤差。3.兩個分力的起始夾角太大,如大于120,再重做兩次實驗,為保證結(jié)點O位置不變(即保證

4、合力不變),則變化范圍不大,因而測力計示數(shù)變化不顯著,讀數(shù)誤差大。4.在應用平行四邊形定則作圖時,F1、F2及合力F作圖不精準,測量值的最后一位估讀數(shù)在作圖時又一次估計會造成偶然誤差。探究突破典例剖析隨堂檢測四、注意事項1.同一實驗中的兩只測力計的選取方法是將兩只測力計鉤好后對拉,若兩只測力計在拉的過程中讀數(shù)相同,則可選,若不同,應另選,直到兩只測力計的讀數(shù)相同;使用時測力計與板面平行。2.在滿足合力不超過測力計量程及橡皮筋形變不超過彈性限度的條件下,應使拉力盡量大一些,以減小誤差。3.畫力的圖示時,應選定恰當?shù)臉硕?盡量使圖畫得大一些,但也不要因太大而畫出紙外。要嚴格按力的圖示要求和幾何作圖

5、法作圖。4.在同一次實驗中,結(jié)點O位置一定要相同。5.由作圖法得到的F和實驗測量得到的F不可能完全重合,但在誤差允許范圍內(nèi)可認為是F和F相等即可。探究突破典例剖析隨堂檢測類型一、實驗原理及注意事項【例1】 (1)在做“互成角度的兩個共點力的合成”實驗時,橡皮筋的一端固定在木板上,用兩個測力計把橡皮筋的另一端拉到某一確定的O點,以下操作中錯誤的是()A.同一次實驗中,O點位置允許變動B.實驗中,只記錄測力計的讀數(shù)和O點的位置C.實驗中,把橡皮筋的另一端拉到O點時兩個測力計之間的夾角必須取90D.實驗中,要始終將其中一個測力計沿某一方向拉到最大量程,然后調(diào)節(jié)另一測力計拉力的大小和方向,把橡皮筋另一

6、端拉到O點探究突破典例剖析隨堂檢測(2)如圖是甲、乙兩位同學在做“互成角度的兩個共點力的合成”實驗中所得到的實驗結(jié)果,若用F表示兩個分力F1、F2的合力,用F表示F1和F2的等效力,則可以判斷(填“甲”或“乙”)同學的實驗結(jié)果是尊重事實的。探究突破典例剖析隨堂檢測解析:(1)由合力的定義可知,只有兩次都把橡皮筋拉到同一個位置(O點),實驗中測得的力才是合力,A說法是錯誤的;實驗中,除了要記錄測力計的讀數(shù)、O點的位置以外,還要記錄兩個分力的方向(即拉繩子的方向),B說法是錯誤的;兩個測力計之間的夾角實際上就是兩個分力的夾角,這個夾角并非一定取90,理論上是任意的,C說法也是錯誤的;實驗中如果始終

7、將其中一個測力計沿某一方向拉到最大量程,則在調(diào)節(jié)另一個測力計時很容易使得另一個測力計超過其量程,這是不允許的,D說法也是錯誤的。(2)由題設可知,F為F1和F2的合力,是由平行四邊形定則所得,而F是F1和F2的等效力,即用一只測力計拉橡皮筋時的拉力,顯然F的方向應在細繩的方向上,即F的方向與細繩在同一直線上,故甲同學是尊重事實的。答案:(1)ABCD(2)甲探究突破典例剖析隨堂檢測規(guī)律方法第(2)問解答的焦點在F的方向的確定上。兩位同學的實驗結(jié)果都有誤差,這是正常的,但乙同學很明顯在F的方向的確定上違背了實驗的要求,作圖是錯誤的。探究突破典例剖析隨堂檢測類型二、實驗數(shù)據(jù)的處理【例2】將橡皮筋的

8、一端固定在A點,另一端拴上兩根細繩,每根細繩分別連著一個量程為5N、最小刻度為0.1N的測力計。沿著兩個不同的方向拉測力計,當橡皮筋的活動端拉到O點時,兩根細繩相互垂直,如圖所示。這時測力計的讀數(shù)可從圖中讀出。(1)由圖可讀得兩個相互垂直的拉力的大小分別為N和N。探究突破典例剖析隨堂檢測(2)在本題的虛線方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個力及它們的合力。探究突破典例剖析隨堂檢測解析:(1)測力計的讀數(shù)分別是4.0N、2.5N。(2)如圖所示。根據(jù)測量結(jié)果,每小格代表0.5N,將保證力的圖示較準確,若每小格代表1N,則2.5N的力的表示容易造成誤差,在確定合力大小時,容易造成較大誤差。力的圖示應有

9、刻度,有箭頭。答案:(1)4.02.5(2)如解析圖所示探究突破典例剖析隨堂檢測規(guī)律方法本題重點考查測力計的讀數(shù),力的圖示,平行四邊形定則。通過本題可考查出學生在力學實驗方面的基本實驗素質(zhì):能否按實驗要求準確讀數(shù);能否按圖示實驗操作要求準確作出力的圖示合理選取標度,再利用平行四邊形定則準確畫出合力。探究突破典例剖析隨堂檢測121.(多選)用平木板、細繩套、橡皮條、測力計等做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗,為了使實驗能夠順利進行,且盡量減小誤差,你認為下列說法或做法能夠達到上述目的的是()A.使用測力計前應將測力計水平放置,然后檢查并矯正零點B.用測力計拉細繩套時,拉力應沿彈簧的軸線,且與水平

10、木板平行C.兩細繩套必須等長D.用測力計拉細繩套時,拉力應適當大些,但不能超過量程E.同一次實驗兩次拉細繩套須使結(jié)點到達同一位置解析:測力計應與水平放置的木板平行拉細繩套,且施力前指針指零,A、B正確;兩細繩套是記錄拉力方向用的,不必要求等長,C錯誤;為了減小誤差要求拉力適當大些,但不能超過量程,D正確;本實驗應用了等效的原理,即拉力效果相同,E正確。答案:ABDE探究突破典例剖析隨堂檢測122.做“互成角度的兩個共點力的合成”實驗時,兩個測力計分別鉤住細繩套,互成角度地拉橡皮筋使之伸長,結(jié)點到達某一位置O時需記下,描下,讀出;再用一個測力計鉤住細繩套把橡皮筋拉長,使結(jié)點到達,描下,讀出。答案:O點位置兩繩的方向兩測力計的讀數(shù)O點的位置繩的方向測力計的讀數(shù)