《（全國通用版）2022-2023高中物理 第三章 相互作用 實驗：探究求合力的方法學案 新人教版必修1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（全國通用版）2022-2023高中物理 第三章 相互作用 實驗：探究求合力的方法學案 新人教版必修1（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、（全國通用版）2022-2023高中物理 第三章 相互作用 實驗：探究求合力的方法學案 新人教版必修1 [學習目標]　1.驗證互成角度的兩個力合成的平行四邊形定則.2.練習用作圖法求兩個力的合力. 一、實驗儀器 方木板、白紙、彈簧測力計(兩只)、橡皮條、細繩套(兩個)、三角板、刻度尺、圖釘(若干)、鉛筆. 二、實驗原理 1.合力F′的確定：一個力F′的作用效果與兩個共點力F1與F2共同作用的效果都是把橡皮條拉伸到某點，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證：在實驗誤差允許的范圍內，比較F′

2、和F是否大小相等、方向相同. 三、實驗步驟 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，在橡皮條的另一端拴上兩個細繩套. 圖1 2.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將結點拉到某位置O，用鉛筆描下結點的位置、細繩的方向，并記錄兩彈簧測力計的讀數(shù). 3.用一個彈簧測力計把橡皮條拉到同一位置O，記下彈簧測力計的讀數(shù)和細繩的方向. 4.如圖乙所示，按適當?shù)谋壤鞒鲇脙蓚€彈簧測力計拉時的拉力F1和F2的圖示以及用一個彈簧測力計拉時的拉力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，并畫出對角線F. 5.

3、比較F與F′的大小和方向，看它們在實驗誤差允許范圍內是否相同，從而驗證平行四邊形定則. 四、注意事項 1.結點 (1)定位O點時要力求準確； (2)同一次實驗中橡皮條拉長后的O點必須保持位置不變. 2.拉力 (1)用彈簧測力計測拉力時要使拉力沿彈簧測力計軸線方向； (2)應使橡皮條、彈簧測力計和細繩套位于與紙面平行的同一平面內； (3)兩個分力F1、F2間的夾角θ不要太大或太小. 3.作圖 (1)在同一次實驗中，選定的比例要相同； (2)嚴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.彈簧測力計使用前沒調零會造成誤差. 2.使用中，彈簧測

4、力計的彈簧和外殼之間、指針和外殼之間或彈簧測力計的外殼和紙面之間有摩擦力存在會造成誤差. 3.兩次測量拉力時，橡皮條的結點沒有拉到同一點會造成偶然誤差. 4.兩個分力的夾角太小或太大以及F1、F2數(shù)值太小，應用平行四邊形定則作圖時，都會造成偶然誤差. 一、實驗原理及步驟 例1　做“探究求合力的方法”的實驗時： (1)除已有的器材(方木板、白紙、彈簧測力計、細繩套、刻度尺、圖釘和鉛筆)外，還必須有________和________. (2)在做上述實驗時，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，另一端結兩個細繩套，通過細繩用兩個互成角度的彈簧測力計拉橡皮條

5、，使結點移到某一位置O，此時需記下：①________；②________；③________.然后用一個彈簧測力計把橡皮條拉長，使結點到達________，再記下________. (3)在某次實驗中，某同學的實驗結果如圖2所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細繩結點的位置.圖中________是力F1與F2的合力的理論值；________是力F1與F2的合力的實驗值.通過把________和________進行比較，驗證平行四邊形定則. 圖2 答案　(1)三角板　橡皮條 (2)①O點位置?、诩毨K所指方向?、巯鄳獜椈蓽y力計讀數(shù)　同一位置O點　彈簧測力計讀數(shù)和細繩方向 (

6、3)F　F′　F　F′ 【考點】實驗：探究求合力的方法 【題點】實驗原理及步驟 二、實驗數(shù)據(jù)處理 例2　某同學用如圖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，與鐵架臺和輕彈簧所在平面平行.其部分實驗操作如下，請完成下列相關內容： 圖3 (1)如圖甲，在木板上記下懸掛兩個鉤碼時彈簧末端的位置O； (2)卸下鉤碼然后將兩細繩套系在彈簧下端，用兩彈簧測力計將彈簧末端拉到同一位置O，記錄細繩套AO、BO的________及兩彈簧測力計相應的讀數(shù).圖乙中B彈簧測力計的讀數(shù)為________N； (3)該同學在坐標紙上畫出兩彈簧測力計拉力FA、FB的大小和方向

7、如圖丙所示，請在圖丙中作出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′，得出結論：__________________. 答案　(2)方向　11.40　(3)如圖所示 (4)在實驗誤差允許范圍內F和F′相等，求合力可遵循平行四邊形定則 【考點】實驗：探究求合力的方法 【題點】實驗數(shù)據(jù)處理 三、實驗創(chuàng)新 例3　有同學利用如圖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，固定兩個光滑的滑輪A和B，將繩子打一個結點O，每個鉤碼的重量相等，當系統(tǒng)達到平衡時，根據(jù)鉤碼個數(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)改變鉤碼個數(shù)，實驗能完成的是(　　) A.鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝2，N3＝4 B.鉤碼的個數(shù)N1＝N3＝3，N2＝4 C.鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝N3＝4 D.鉤碼的個數(shù)N1＝3，N2＝4，N3＝5 (2)在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個步驟是(　　) A.標記結點O的位置，并記錄OA、OB、OC三段繩子的方向和鉤碼個數(shù) B.量出OA、OB、OC三段繩子的長度 C.用量角器量出三段繩子之間的夾角 D.用天平測出鉤碼的質量 (3)在作圖時，你認為圖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O點受力分析如圖所示，OA、OB、OC分別表示FTOA、FTOB、FTOC的大小，由于三個共點力處于平衡，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際值有一定偏差，故題圖甲符合實際，題圖乙不符合實際. 【考點】實驗：探究求合力的方法 【題點】實驗原理及步驟 1.(實驗原理)在“探究求合力的方法”的實驗中，把橡皮條一端固定于P點，另一端通過細繩套連接兩只彈簧測力計，并把該端拉至O點，測得PO長為L，如圖6所示，則實驗中(　　) 圖6 A.選取的細繩套適當長一些 B.只需要記錄彈簧測力計的讀數(shù) C.兩根細繩套間的夾角越大越好 D.改用一只彈簧測力計拉橡皮條時，只需使橡皮條的長度仍為L 答案　A 解析　為了減小實驗測量的誤差，選取的細繩套應適當長一些，故A正確.

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

12、時拉力的圖示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.同一實驗過程中，結點O的位置允許變動 答案　B 解析　理論上，細繩之間的夾角是任意的，不需要計算，可以用彈簧測力計和量角器測量力的大小和方向，A錯誤；前后兩次結點的位置相同，力的作用效果才相同，B正確，D錯誤；由于測量和作圖存在誤差，F(xiàn)′和F的方向不一定重合，實驗可以證明，在誤差允許的范圍內，平行四邊形定則總是成立的，C錯誤. 【考點】實驗：探究求合力的方法 【題點】實驗原理及注意事項 3.(注意事項)(多選)在做“探究求合力的方法”實驗時，使用彈簧測力計必須注意(　　) A.測量前檢查彈簧測力計的指

13、針是否指在零點 B.測量前應把兩彈簧測力計互相勾在一起并對拉，觀察它們的示數(shù)是否相同，應選用示數(shù)相同的一對彈簧測力計 C.在用彈簧測力計拉橡皮條時，外殼不要與指針摩擦 D.兩根細繩必須等長 答案　ABC 解析　A、B選項是為了讀數(shù)準確，C可以保證準確的測出拉力的大小，細繩的作用是能顯示出力的方向，所以不要求必須等長，D錯誤. 【考點】實驗：探究求合力的方法 【題點】實驗原理及注意事項 4.(實驗原理及步驟)某同學做“探究求合力的方法”實驗時，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

14、，在橡皮條的另一端拴上兩條細繩，細繩的另一端系著繩套； C.用兩個彈簧測力計分別鉤住細繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結點到達某一位置O，記錄下O點的位置，讀出兩個彈簧測力計的示數(shù)； D.只用一只彈簧測力計，通過細繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細繩的方向； E.按選好的標度，用鉛筆和刻度尺作出用兩只彈簧測力計拉時的拉力F1和F2的圖示以及用一個彈簧測力計拉時的拉力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，看它們在實驗誤差允許范圍內是否相同，得出結論. 上述步驟中： (1)有重要遺漏的步驟的序號是______

15、__和________； (2)遺漏的內容分別是_______________________和____________________________. 答案　(1)C　D　(2)C中應加上“記下兩條細繩的方向”　D中應說明“把橡皮條的結點拉到同一位置O” 解析　(1)根據(jù)“探究求合力的方法”實驗的操作規(guī)程可知，有重要遺漏的步驟的序號是C、D. (2)在C中未記下兩條細繩的方向，D中未說明是否把橡皮條的結點拉到同一位置O. 【考點】實驗：探究求合力的方法 【題點】實驗原理及步驟 5.(實驗數(shù)據(jù)處理)將橡皮條的一端固定在A點，另一端拴上兩根細繩，每根細繩分別連著一個量程為5 N、

16、最小刻度為0.1 N的彈簧測力計.沿著兩個不同的方向拉彈簧測力計.當橡皮條的活動端拉到O點時，兩根細繩相互垂直，如圖7甲所示.這時彈簧測力計的讀數(shù)可從圖中讀出. 圖7 (1)由圖可讀出兩個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，豎直方向的彈簧測力計的讀數(shù)為2.50 N，水平向右的彈簧測力計的讀數(shù)為4.00 N.因為讀數(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小方格的邊長表示0.50 N，應用平行

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

18、方向應與木板平面平行 D.改變拉力，進行多次實驗，每次都要使O點靜止在同一位置 (3)某次實驗中，該同學發(fā)現(xiàn)彈簧測力計A的指針稍稍超出量程，請您提出兩個解決辦法. 答案　(1)3.6　(2)D　(3)①改變彈簧測力計B拉力的方向和大小；②減小重物M的質量；③將A更換成較大量程的彈簧測力計(任選其二) 解析　(1)由題圖可知彈簧測力計示數(shù)為3.6 N； (2)因為只要O點受力平衡，三個力的合力為零即可，沒有必要每次都要使O點靜止在同一位置，故選D； (3)減小重物M的質量，可使彈簧測力計的讀數(shù)減小，以及將A更換成較大量程的彈簧測力計或改變彈簧測力計B拉力的方向和大小. 【考點】實驗：探究求合力的方法 【題點】實驗原理及步驟