《（全國通用版）2022-2023高中物理 第三章 相互作用 實(shí)驗(yàn)：探究求合力的方法學(xué)案 新人教版必修1》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（全國通用版）2022-2023高中物理 第三章 相互作用 實(shí)驗(yàn)：探究求合力的方法學(xué)案 新人教版必修1（8頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、（全國通用版）2022-2023高中物理 第三章 相互作用 實(shí)驗(yàn)：探究求合力的方法學(xué)案 新人教版必修1 [學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.驗(yàn)證互成角度的兩個(gè)力合成的平行四邊形定則.2.練習(xí)用作圖法求兩個(gè)力的合力. 一、實(shí)驗(yàn)儀器 方木板、白紙、彈簧測(cè)力計(jì)(兩只)、橡皮條、細(xì)繩套(兩個(gè))、三角板、刻度尺、圖釘(若干)、鉛筆. 二、實(shí)驗(yàn)原理 1.合力F′的確定：一個(gè)力F′的作用效果與兩個(gè)共點(diǎn)力F1與F2共同作用的效果都是把橡皮條拉伸到某點(diǎn)，則F′為F1和F2的合力. 2.合力理論值F的確定：根據(jù)平行四邊形定則作出F1和F2的合力F的圖示. 3.平行四邊形定則的驗(yàn)證：在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，比較F′

2、和F是否大小相等、方向相同. 三、實(shí)驗(yàn)步驟 1.在方木板上用圖釘固定一張白紙，如圖1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. 圖1 2.用兩個(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，用鉛筆描下結(jié)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). 3.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. 4.如圖乙所示，按適當(dāng)?shù)谋壤鞒鲇脙蓚€(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)的拉力F1和F2的圖示以及用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)的拉力F′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. 5.

3、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. 四、注意事項(xiàng) 1.結(jié)點(diǎn) (1)定位O點(diǎn)時(shí)要力求準(zhǔn)確； (2)同一次實(shí)驗(yàn)中橡皮條拉長(zhǎng)后的O點(diǎn)必須保持位置不變. 2.拉力 (1)用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)拉力時(shí)要使拉力沿彈簧測(cè)力計(jì)軸線方向； (2)應(yīng)使橡皮條、彈簧測(cè)力計(jì)和細(xì)繩套位于與紙面平行的同一平面內(nèi)； (3)兩個(gè)分力F1、F2間的夾角θ不要太大或太小. 3.作圖 (1)在同一次實(shí)驗(yàn)中，選定的比例要相同； (2)嚴(yán)格按力的圖示要求和幾何作圖法作出平行四邊形，求出合力. 五、誤差分析 1.彈簧測(cè)力計(jì)使用前沒調(diào)零會(huì)造成誤差. 2.使用中，彈簧測(cè)

4、力計(jì)的彈簧和外殼之間、指針和外殼之間或彈簧測(cè)力計(jì)的外殼和紙面之間有摩擦力存在會(huì)造成誤差. 3.兩次測(cè)量拉力時(shí)，橡皮條的結(jié)點(diǎn)沒有拉到同一點(diǎn)會(huì)造成偶然誤差. 4.兩個(gè)分力的夾角太小或太大以及F1、F2數(shù)值太小，應(yīng)用平行四邊形定則作圖時(shí)，都會(huì)造成偶然誤差. 一、實(shí)驗(yàn)原理及步驟 例1　做“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)時(shí)： (1)除已有的器材(方木板、白紙、彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)繩套、刻度尺、圖釘和鉛筆)外，還必須有________和________. (2)在做上述實(shí)驗(yàn)時(shí)，在水平放置的木板上用圖釘固定一張白紙，把橡皮條的一端固定在板上，另一端結(jié)兩個(gè)細(xì)繩套，通過細(xì)繩用兩個(gè)互成角度的彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條

5、，使結(jié)點(diǎn)移到某一位置O，此時(shí)需記下：①________；②________；③________.然后用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)把橡皮條拉長(zhǎng)，使結(jié)點(diǎn)到達(dá)________，再記下________. (3)在某次實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細(xì)繩結(jié)點(diǎn)的位置.圖中________是力F1與F2的合力的理論值；________是力F1與F2的合力的實(shí)驗(yàn)值.通過把________和________進(jìn)行比較，驗(yàn)證平行四邊形定則. 圖2 答案　(1)三角板　橡皮條 (2)①O點(diǎn)位置?、诩?xì)繩所指方向?、巯鄳?yīng)彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)　同一位置O點(diǎn)　彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)和細(xì)繩方向 (

6、3)F　F′　F　F′ 【考點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)：探究求合力的方法 【題點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)原理及步驟 二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 例2　某同學(xué)用如圖3甲所示的裝置探究求合力的方法.將一木板(圖中未畫出)豎直放置，與鐵架臺(tái)和輕彈簧所在平面平行.其部分實(shí)驗(yàn)操作如下，請(qǐng)完成下列相關(guān)內(nèi)容： 圖3 (1)如圖甲，在木板上記下懸掛兩個(gè)鉤碼時(shí)彈簧末端的位置O； (2)卸下鉤碼然后將兩細(xì)繩套系在彈簧下端，用兩彈簧測(cè)力計(jì)將彈簧末端拉到同一位置O，記錄細(xì)繩套AO、BO的________及兩彈簧測(cè)力計(jì)相應(yīng)的讀數(shù).圖乙中B彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為________N； (3)該同學(xué)在坐標(biāo)紙上畫出兩彈簧測(cè)力計(jì)拉力FA、FB的大小和方向

7、如圖丙所示，請(qǐng)?jiān)趫D丙中作出FA、FB的合力F′； (4)已知鉤碼的重力，可得彈簧所受的拉力F如圖丙所示，觀察比較F和F′，得出結(jié)論：__________________. 答案　(2)方向　11.40　(3)如圖所示 (4)在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)F和F′相等，求合力可遵循平行四邊形定則 【考點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)：探究求合力的方法 【題點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 三、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新 例3　有同學(xué)利用如圖4所示的裝置來探究求合力的方法：在豎直木板上鋪有白紙，固定兩個(gè)光滑的滑輪A和B，將繩子打一個(gè)結(jié)點(diǎn)O，每個(gè)鉤碼的重量相等，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，根據(jù)鉤碼個(gè)數(shù)讀出三根繩子的拉力FTOA、FTOB和FTOC，回答下列問

8、題： 圖4 (1)(多選)改變鉤碼個(gè)數(shù)，實(shí)驗(yàn)?zāi)芡瓿傻氖?　　) A.鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝N2＝2，N3＝4 B.鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝N3＝3，N2＝4 C.鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝N2＝N3＝4 D.鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝3，N2＝4，N3＝5 (2)在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個(gè)步驟是(　　) A.標(biāo)記結(jié)點(diǎn)O的位置，并記錄OA、OB、OC三段繩子的方向和鉤碼個(gè)數(shù) B.量出OA、OB、OC三段繩子的長(zhǎng)度 C.用量角器量出三段繩子之間的夾角 D.用天平測(cè)出鉤碼的質(zhì)量 (3)在作圖時(shí)，你認(rèn)為圖5中________(選填“甲”或“乙”)是正確的. 圖5 答案　(1)BCD　(2)A　

9、(3)甲 解析　(1)對(duì)O點(diǎn)受力分析如圖所示，OA、OB、OC分別表示FTOA、FTOB、FTOC的大小，由于三個(gè)共點(diǎn)力處于平衡，所以FTOA、FTOB的合力大小等于FTOC，且FTOC

10、C這條線上，由于誤差的存在，F(xiàn)1、F2的合力的理論值與實(shí)際值有一定偏差，故題圖甲符合實(shí)際，題圖乙不符合實(shí)際. 【考點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)：探究求合力的方法 【題點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)原理及步驟 1.(實(shí)驗(yàn)原理)在“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)中，把橡皮條一端固定于P點(diǎn)，另一端通過細(xì)繩套連接兩只彈簧測(cè)力計(jì)，并把該端拉至O點(diǎn)，測(cè)得PO長(zhǎng)為L(zhǎng)，如圖6所示，則實(shí)驗(yàn)中(　　) 圖6 A.選取的細(xì)繩套適當(dāng)長(zhǎng)一些 B.只需要記錄彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù) C.兩根細(xì)繩套間的夾角越大越好 D.改用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條時(shí)，只需使橡皮條的長(zhǎng)度仍為L(zhǎng) 答案　A 解析　為了減小實(shí)驗(yàn)測(cè)量的誤差，選取的細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些，故A正確.

11、實(shí)驗(yàn)中需記錄彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)、拉力的方向以及結(jié)點(diǎn)O的位置，故B錯(cuò)誤.為了減小測(cè)量的誤差，兩根細(xì)繩套間的夾角要適當(dāng)大一些，不是越大越好，故C錯(cuò)誤.為了產(chǎn)生相同的效果，改用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條時(shí)，仍然要拉到同一結(jié)點(diǎn)，故D錯(cuò)誤. 【考點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)：探究求合力的方法 【題點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)原理及注意事項(xiàng) 2.(實(shí)驗(yàn)原理)在做“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)中，以下說法中正確的是(　　) A.用兩只彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條時(shí)，兩細(xì)繩之間的夾角必須為90°，以便求出合力的大小 B.用兩只彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條時(shí)，結(jié)點(diǎn)的位置必須與用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)結(jié)點(diǎn)的位置重合 C.若用兩只彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)合力的圖示F與用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉

12、時(shí)拉力的圖示F′不完全重合，說明力的合成的平行四邊形定則不一定是普遍成立的 D.同一實(shí)驗(yàn)過程中，結(jié)點(diǎn)O的位置允許變動(dòng) 答案　B 解析　理論上，細(xì)繩之間的夾角是任意的，不需要計(jì)算，可以用彈簧測(cè)力計(jì)和量角器測(cè)量力的大小和方向，A錯(cuò)誤；前后兩次結(jié)點(diǎn)的位置相同，力的作用效果才相同，B正確，D錯(cuò)誤；由于測(cè)量和作圖存在誤差，F(xiàn)′和F的方向不一定重合，實(shí)驗(yàn)可以證明，在誤差允許的范圍內(nèi)，平行四邊形定則總是成立的，C錯(cuò)誤. 【考點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)：探究求合力的方法 【題點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)原理及注意事項(xiàng) 3.(注意事項(xiàng))(多選)在做“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)時(shí)，使用彈簧測(cè)力計(jì)必須注意(　　) A.測(cè)量前檢查彈簧測(cè)力計(jì)的指

13、針是否指在零點(diǎn) B.測(cè)量前應(yīng)把兩彈簧測(cè)力計(jì)互相勾在一起并對(duì)拉，觀察它們的示數(shù)是否相同，應(yīng)選用示數(shù)相同的一對(duì)彈簧測(cè)力計(jì) C.在用彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條時(shí)，外殼不要與指針摩擦 D.兩根細(xì)繩必須等長(zhǎng) 答案　ABC 解析　A、B選項(xiàng)是為了讀數(shù)準(zhǔn)確，C可以保證準(zhǔn)確的測(cè)出拉力的大小，細(xì)繩的作用是能顯示出力的方向，所以不要求必須等長(zhǎng)，D錯(cuò)誤. 【考點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)：探究求合力的方法 【題點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)原理及注意事項(xiàng) 4.(實(shí)驗(yàn)原理及步驟)某同學(xué)做“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)時(shí)，主要步驟有： A.在水平桌面上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上； B.用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn)

14、，在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系著繩套； C.用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長(zhǎng)，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O，記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)； D.只用一只彈簧測(cè)力計(jì)，通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長(zhǎng)，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向； E.按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出用兩只彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)的拉力F1和F2的圖示以及用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)的拉力F′的圖示，并以F1、F2為鄰邊用平行四邊形定則求出合力F； F.比較F′和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，得出結(jié)論. 上述步驟中： (1)有重要遺漏的步驟的序號(hào)是______

15、__和________； (2)遺漏的內(nèi)容分別是_______________________和____________________________. 答案　(1)C　D　(2)C中應(yīng)加上“記下兩條細(xì)繩的方向”　D中應(yīng)說明“把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O” 解析　(1)根據(jù)“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)程可知，有重要遺漏的步驟的序號(hào)是C、D. (2)在C中未記下兩條細(xì)繩的方向，D中未說明是否把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O. 【考點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)：探究求合力的方法 【題點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)原理及步驟 5.(實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理)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5 N、

16、最小刻度為0.1 N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7甲所示.這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出. 圖7 (1)由圖可讀出兩個(gè)相互垂直的拉力的大小分別為________N和________N. (2)在圖乙的方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個(gè)力及它們的合力. 答案　(1)2.50　4.00　(2)見解析圖 解析　由題圖可知，豎直方向的彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為2.50 N，水平向右的彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為4.00 N.因?yàn)樽x數(shù)2.50 N、4.00 N均是0.50 N的整數(shù)倍，所以選方格紙中一個(gè)小方格的邊長(zhǎng)表示0.50 N，應(yīng)用平行

17、四邊形定則，即可畫出兩個(gè)力以及它們的合力，如圖所示. 【考點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)：探究求合力的方法 【題點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 6.(實(shí)驗(yàn)原理及步驟)某同學(xué)用如圖8所示的實(shí)驗(yàn)裝置來探究求合力的方法.彈簧測(cè)力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P，下端用細(xì)線掛一重物M.彈簧測(cè)力計(jì)B的一端用細(xì)線系于O點(diǎn)，手持另一端向左拉，使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置.分別讀出彈簧測(cè)力計(jì)A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點(diǎn)的位置和細(xì)線方向. 圖8 (1)本實(shí)驗(yàn)用的彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的單位為N，圖中A的示數(shù)為________N. (2)下列不必要的實(shí)驗(yàn)要求是(　　) A.應(yīng)測(cè)量重物M所受的重力 B.彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)在使用前校零 C.拉線

18、方向應(yīng)與木板平面平行 D.改變拉力，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置 (3)某次實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)A的指針稍稍超出量程，請(qǐng)您提出兩個(gè)解決辦法. 答案　(1)3.6　(2)D　(3)①改變彈簧測(cè)力計(jì)B拉力的方向和大??；②減小重物M的質(zhì)量；③將A更換成較大量程的彈簧測(cè)力計(jì)(任選其二) 解析　(1)由題圖可知彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為3.6 N； (2)因?yàn)橹灰狾點(diǎn)受力平衡，三個(gè)力的合力為零即可，沒有必要每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置，故選D； (3)減小重物M的質(zhì)量，可使彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)減小，以及將A更換成較大量程的彈簧測(cè)力計(jì)或改變彈簧測(cè)力計(jì)B拉力的方向和大小. 【考點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)：探究求合力的方法 【題點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)原理及步驟