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高中物理(人教版必修一)配套课件:第三章 6实验:探究求合力的方法.ppt
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高中物理(人教版必修一)配套课件:第三章 6实验:探究求合力的方法.ppt

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* 6 实验:探究求合力的方法 第三章 相互作用 学习目标 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. 一、实验目的 答案 1.验证互成角度的两个共点力合成的平行四边形定则. 2.进一步练习用作图法求两个共点力的合力. 二、实验仪器 方木板、白纸、弹簧测力计(两只)、 、细绳套(两个)、三角板、 、图钉(若干)、铅笔. 橡皮条 刻度尺 三、实验原理 1.合力F′的确定:一个力F′的作用效果与两个共点力F1与F2共同作用的效果都是把橡皮条拉伸到某点,则F′为F1和F2的合力. 2.合力理论值F的确定:根据平行四边形定则作出F1和F2的合力F的图示. 3.平行四边形定则的验证:在实验误差允许的范围内,比较F′和F是否 相等、 相同. 大小 方向 答案 四、实验步骤 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:用图钉把橡皮条的一端固定在木板上的A点,在橡皮条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,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O(如图1所示).用铅笔描下结点O的 和 ,并记录 的读数. (2)一力拉:只用一个弹簧测力计,通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O,记下弹簧测力计的 和 . 图1 位置 两条细绳套 的方向 弹簧测力计 读数 细绳套的方向 答案 3.作图对比 (1)理论值:在白纸上按比例从O点开始作出两个弹簧测力计同时拉橡皮条时拉力F1和F2的图示,利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出 (如图2所示). (2) 测量值:按同样的比例用刻度尺从O点起作出一个弹簧测力计拉橡皮条时拉力F′的图示. 图2 合力F (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. 答案 4.重复 改变两个分力F1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. 五、注意事项 1.结点 (1)定位O点时要力求准确; (2)同一次实验中橡皮条拉长后的O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)应使橡皮条、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θ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. 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,橡皮条的结点没有拉到同一点会造成偶然误差. 4.两个分力的夹角太小或太大,F1、F2数值太小,应用平行四边形定则作图时,会造成偶然误差. 六、误差分析 返回 例1 将橡皮条的一端固定在A点,另一端拴上两根细绳,每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计.沿着两个不同的方向拉弹簧测力计.当橡皮条的活动端拉到O点时,两根细绳相互垂直,如图3甲所示.这时弹簧测力计的读数可从图中读出. 一、实验数据的处理 图3 (1)由图可读出两个相互垂直的拉力的大小分别为________N和________N. 4.00 2.50 答案 (2)在图乙的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力. 解析 由题图可知,竖直方向的弹簧测力计的读数为2.50 N,水平向右的弹簧测力计的读数为4.00 N.因为读数2.50 N、4.00 N均是0.50 N的整数倍,所以选方格纸中一个小方格的边长表示0.50 N,应用平行四边形定则,即可画出两个力以及它们的合力,如图所示. 解析答案 例2 李明同学在做“探究求合力的方法”实验时,利用坐标纸记下了橡皮条的结点位置O以及两只弹簧测力计拉力的大小和方向,如图4(a)所示. 二、实验注意事项及误差分析 图4 (1)试在图(a)中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示,并用F表示此力. 答案 如图所示 答案 (2)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条的拉力大 B.橡皮条的拉力是合力,两弹簧测力计的拉力是分力 C.两次拉橡皮条时,需将橡皮条结点拉到同一位置O,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条结点位置不变,只 需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可 AC 答案 (3)如图(b)所示是张华和李明两位同学在做以上实验时得到的结果,其中哪一个实验比较符合实验事实?(力F′是用一只弹簧测力计拉时的图示) 图4 答案 张华的实验比较符合实验事实 答案