《（浙江專用）2018-2019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)《（浙江專用）2018-2019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（9頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 實(shí)驗(yàn)：探究求合力的方法 知識(shí)內(nèi)容 探究求合力的方法 考試屬性 √ 課時(shí)要求 1.理解探究實(shí)驗(yàn)的原理，認(rèn)識(shí)“等效替代”方法，知道實(shí)驗(yàn)步驟及操作要點(diǎn)，會(huì)作出力的圖示. 2.通過(guò)探究，知道分力與合力之間的關(guān)系所遵循的規(guī)則. 3.知道誤差產(chǎn)生的主要原因. 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

2、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′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.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(huà)出平行四邊形，并畫(huà)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

3、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. 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

4、 1.彈簧測(cè)力計(jì)使用前沒(méi)調(diào)零會(huì)造成誤差. 2.使用中，彈簧測(cè)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(méi)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，

5、另一端結(jié)兩個(gè)細(xì)繩套，通過(guò)細(xì)繩用兩個(gè)互成角度的彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條，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________. 圖2 (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(guò)把________和________進(jìn)行比較，驗(yàn)證平行四邊形定則. 答案　(1)三角板　橡皮條 (2)①O點(diǎn)位置?、诩?xì)繩所指方向?、巯?/p>

6、應(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 (3)F　F′　F　F′ 二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 例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5 N、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3甲所示.這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出. 圖3 (1)由圖可讀出兩個(gè)相互垂直的拉力的大小分別為_(kāi)_______N和________N. (2)在圖乙的方格紙上按作圖法的要求畫(huà)出這兩個(gè)力及它們的合力. 答案　(1)4.00　2.50　(2)見(jiàn)解析圖 解析　由題圖可知，豎直方

7、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)用平行四邊形定則，即可畫(huà)出兩個(gè)力以及它們的合力，如圖所示. 三、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)及誤差分析 例3　在探究求合力的方法時(shí)，先將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上帶有繩套的兩根細(xì)繩.實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要兩次拉伸橡皮條，一次是通過(guò)兩細(xì)繩用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)互成角度地拉橡皮條，另一次是用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)通過(guò)細(xì)繩拉橡皮條. (1)實(shí)驗(yàn)對(duì)兩次拉伸橡皮條的要求中，下列說(shuō)法正確的是________. A.將橡皮條拉伸相同長(zhǎng)度

8、即可 B.將橡皮條沿相同方向拉到不同長(zhǎng)度 C.將彈簧測(cè)力計(jì)都拉伸到相同刻度 D.將橡皮條和繩的結(jié)點(diǎn)拉到相同位置 (2)同學(xué)們?cè)诓僮鬟^(guò)程中有如下討論，其中對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有益的說(shuō)法是________. A.兩細(xì)繩必須等長(zhǎng) B.彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行 C.用兩彈簧測(cè)力計(jì)同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)兩彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)之差應(yīng)盡可能大 D.拉橡皮條的細(xì)繩要短些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要近些 答案　(1)D　(2)B 解析　(1)該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是等效替代，故選D. 1.(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.在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用

9、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)，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.按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F； E.只用一只彈簧測(cè)力計(jì)，通過(guò)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，按同一標(biāo)度作出這個(gè)力F′的圖示； F.比較F′和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結(jié)論. 上述步驟中： (1)有重要遺漏的步驟的序號(hào)

10、是________和________； (2)遺漏的內(nèi)容分別是____________________________和_____________________________. 答案　(1)C　E　(2)C中應(yīng)加上“記下兩條細(xì)繩的方向” E中應(yīng)說(shuō)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、E. (2)在C中未記下兩條細(xì)繩的方向，E中未說(shuō)明是否把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O. 2.(實(shí)驗(yàn)原理及誤差分析)在做“探究求合力的方法”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、三角板、圖釘和鉛筆)

11、外，還必須有________和________. (2)要使每次合力與分力產(chǎn)生相同的效果，必須(　　) A.每次將橡皮條拉到同樣的位置 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 (3)下面的措施中，不利于減小誤差和提高實(shí)驗(yàn)的精度的是(　　) A.橡皮條彈性要好，拉力要適當(dāng)大些 B.兩個(gè)分力F1、F2間的夾角要盡可能大 C.拉橡皮條時(shí)，橡皮條、細(xì)繩和彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)平行貼近木板 D.拉橡皮條的細(xì)繩要細(xì)長(zhǎng)，描出細(xì)繩拉力方向時(shí)，要在細(xì)繩正下方，稍遠(yuǎn)的距離描點(diǎn) 答案　(1)橡皮條　彈簧測(cè)力計(jì)　(2)A　(3)B 1．在探究求合力的方法的實(shí)驗(yàn)

12、中，用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條時(shí)要和用兩只彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)結(jié)點(diǎn)的位置重合，這樣操作主要采用的科學(xué)方法是(　　) A．控制變量的方法 B．等效替代的方法 C．理論推導(dǎo)的方法 D．理想實(shí)驗(yàn)的方法 答案　B 解析　本實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)拉力的作用效果和一個(gè)拉力的作用效果相同，采用的科學(xué)方法是等效替代法． 2．(2018·溫州市九校上學(xué)期期末)在“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)中 圖1 (1)該實(shí)驗(yàn)中某彈簧測(cè)力計(jì)顯示的讀數(shù)如圖1所示，其大小是________N. (2)實(shí)驗(yàn)中，在用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)成一定角度拉橡皮條時(shí)，必須記錄的有________． A．兩細(xì)繩的方向 B．橡皮條的原長(zhǎng) C

13、．兩彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù) D．結(jié)點(diǎn)O的位置 答案　(1)4.2　(2)ACD 3．(2018·寧波市第一學(xué)期期末)如圖2所示，某同學(xué)利用重物和彈簧測(cè)力計(jì)等實(shí)驗(yàn)裝置做“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)．彈簧測(cè)力計(jì)B掛于豎直木板上的固定的C處． 圖2 第一步：用細(xì)線掛一重物M，彈簧測(cè)力計(jì)掛鉤拉著兩繩套，用一只手持彈簧測(cè)力計(jì)A拉結(jié)點(diǎn)O，分別讀出彈簧測(cè)力計(jì)A和B的示數(shù)FA和FB，并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點(diǎn)的位置和拉線的方向． 第二步：用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出重物M重力的大小計(jì)作F. (1)本實(shí)驗(yàn)中的彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的單位為N，圖中B的示數(shù)為_(kāi)_______N. (2)利用力的圖示來(lái)探究求合力

14、的方法時(shí)，應(yīng)過(guò)O點(diǎn)作出________(填“豎直向上”或“豎直向下”)的F來(lái)表示A和B兩彈簧測(cè)力計(jì)的合力． 答案　(1)3.45　(2)豎直向上 解析　(1)彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.1 N，讀數(shù)時(shí)要求估讀到分度值的下一位，所以題圖中B的示數(shù)為3.45 N；(2)以結(jié)點(diǎn)O為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，受A和B兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力和M的拉力，所以A和B兩彈簧測(cè)力計(jì)的合力與M的重力大小相等，方向相反，故利用力的圖示來(lái)探究求合力的方法時(shí)，應(yīng)過(guò)O點(diǎn)作出豎直向上的F來(lái)表示A和B兩彈簧測(cè)力計(jì)的合力． 4．某探究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)，將畫(huà)有坐標(biāo)軸(橫軸為x軸，縱軸為y軸，最小刻度表示1 mm)的

15、紙貼在水平桌面上，如圖3(a)所示．將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(diǎn)(位于圖示部分之外)，另一端P位于y軸上的A點(diǎn)時(shí)，橡皮筋處于原長(zhǎng)． (1)用一只測(cè)力計(jì)將橡皮筋的P端沿y軸從A點(diǎn)拉至坐標(biāo)原點(diǎn)O，此時(shí)拉力F的大小可由測(cè)力計(jì)讀出．測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖(b)所示，F(xiàn)的大小為_(kāi)_______N. (2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A點(diǎn)；現(xiàn)使用兩個(gè)測(cè)力計(jì)同時(shí)拉橡皮筋，再次將P端拉至O點(diǎn)．此時(shí)觀察到兩個(gè)拉力分別沿圖(a)中兩條虛線所示的方向，由測(cè)力計(jì)的示數(shù)讀出兩個(gè)拉力的大小分別為F1＝4.2 N和F2＝5.6 N. ①用5 mm長(zhǎng)度的線段表示1 N的力，以O(shè)為作用點(diǎn)，在圖(a)中畫(huà)出力F1、F

16、2的圖示，然后按平行四邊形定則畫(huà)出它們的合力F合； 圖3 ②F合的大小為_(kāi)_______N，F(xiàn)合與拉力F的夾角的正切值為_(kāi)_______． 若F合與拉力F的大小及方向的偏差均在實(shí)驗(yàn)所允許的誤差范圍之內(nèi)，則該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了力的平行四邊形定則． 答案　(1)4.0 N　(2)①見(jiàn)解析圖 　②4.0　0.05 解析　(1)由題圖(b)可知，F(xiàn)的大小為4.0 N (2)①畫(huà)出力F1、F2的圖示，如圖所示 ②用刻度尺量出F合的線段長(zhǎng)約為20 mm，所以F合大小為4.0 N，F(xiàn)合與拉力F的夾角的正切值為tan α＝0.05. 5．小明通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究求合力的方法： (

17、1)實(shí)驗(yàn)所用的一只彈簧測(cè)力計(jì)如圖4甲所示，在用它測(cè)力前應(yīng)對(duì)它進(jìn)行的操作是____________． 圖4 (2)在測(cè)出F1、F2和對(duì)應(yīng)的合力F后，他在紙上畫(huà)出了F1、F2的圖示，如圖乙所示．請(qǐng)你幫助他在圖中畫(huà)出合力F的圖示．(測(cè)得F＝4.9 N，圖中a、b為記錄F方向的兩點(diǎn)) (3)小明用虛線把F的箭頭末端分別與F1、F2的箭頭末端連接起來(lái)；觀察圖形后，他覺(jué)得所畫(huà)的圖形很像平行四邊形．至此，為正確得出求合力的一般方法，你認(rèn)為小明接下來(lái)應(yīng)該做些什么？(寫(xiě)出兩點(diǎn)即可) ①__________________________________________________________

18、______________. ②________________________________________________________________________. 答案　(1)調(diào)零　(2)見(jiàn)解析圖　(3)①驗(yàn)證該圖形基本就是平行四邊形；②得出求合力的一般方法；③改變F1、F2的大小和方向，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證猜想；④與同學(xué)交流，得出合理結(jié)論(任選其二) 解析　(1)該實(shí)驗(yàn)所用彈簧測(cè)力計(jì)開(kāi)始時(shí)指針不在零位置，故在用它測(cè)力前應(yīng)對(duì)它進(jìn)行的操作是調(diào)零． (2)根據(jù)力的三要素作出合力F的圖示如圖所示： (3)根據(jù)所畫(huà)的圖形很像平行四邊形這一事實(shí)，小明接下來(lái)應(yīng)該做以下事情：①驗(yàn)證該圖形基本就是平行四邊形；②得出求合力的一般方法；③改變F1、F2的大小和方向，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證猜想；④與同學(xué)交流，得出合理結(jié)論. 9