資源簡介

(共47張PPT)
復習任務群一
現代文閱讀Ⅰ
把握共性之“新”　打通應考之“脈”
第2課時　實驗：探究兩個互成角度的力的合成規律
第三章　相互作用——力
4．力的合成和分解
[實驗目標]
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。
必備知識·自主預習儲備
1．實驗原理
互成角度的兩個力F1、F2與另外一個力F′產生相同的效果，看F1、F2用平行四邊形定則求出的合力F與F′在實驗誤差允許范圍內是否相同。
2．實驗器材
木板、白紙、圖釘若干、橡皮條、細繩套、彈簧測力計兩個、三角板、刻度尺、鉛筆。
3．實驗步驟
(1)用圖釘把一張白紙釘在水平桌面上的木板上。
(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，使橡皮條伸長，結點到達某一位置O。如圖甲所示。
(3)用鉛筆描下結點的位置和兩根細繩的方向，并記錄彈簧測力計的讀數，利用刻度尺和三角板根據平行四邊形定則求出合力F。
(4)只用一個彈簧測力計，通過細繩套把橡皮條的結點拉到與前面相同的位置O，記下彈簧測力計的讀數F′和細繩的方向，如圖乙所示。
(5)比較F′與用平行四邊形定則求得的合力F，看它們在實驗誤差允許的范圍內是否相同。
4．注意事項
(1)位置不變：在同一次實驗中，使橡皮條拉長時結點的位置一定要相同，這是為了使合力的作用效果與兩個分力共同作用效果相同，利用了等效替代的思想。
(2)角度合適：用兩個彈簧測力計鉤住細繩套互成角度地拉橡皮條時，其夾角不宜太小，也不宜太大，以60°～100°為宜。
(3)在合力不超出彈簧測力計的量程及在橡皮條彈性限度內形變應盡量大一些。細繩套應適當長一些，便于確定力的方向。
(4)統一標度：在同一次實驗中，畫力的圖示選定的標度要相同，并且要恰當選定標度，使力的圖示稍大一些。
5．誤差分析
(1)誤差來源：除彈簧測力計本身的誤差外，還有讀數誤差、作圖誤差等。
(2)減小誤差的方法
①實驗過程中讀數時一定要正視彈簧測力計的刻度，要按有效數字位數要求和彈簧測力計的精度正確讀數和記錄。
②作圖時使用刻度尺，并借助三角板，一定要使表示兩力的對邊平行。
探究重構·關鍵能力達成
類型一　實驗原理與操作
【典例1】　某同學做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗，如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細繩的結點，OB和OC為細繩。圖乙是在白紙上根據實驗結果畫出的力的圖示。
(1)如果沒有操作失誤，圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AO方向的是________。
(2)本實驗采用的科學方法是________。
A．理想實驗法 B．等效替代法
C．控制變量法 D．建立物理模型法
F′
B
(3)實驗時，主要的步驟是：
A．在桌上放一塊方木板，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，在橡皮條的另一端系上兩條細繩，細繩的另一端系著繩套。
C．用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結點O到達某一位置，記錄下該點的位置，讀出兩個彈簧測力計的示數。
D．按選好的標度，用鉛筆和刻度尺作出兩個彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F。
E．只用一個彈簧測力計，通過細繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計的示數，記下細繩的方向，按同一標度作出這個力F′的圖示。
F．比較F′和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結論。
上述步驟中：①有重要遺漏的步驟的序號是______和________。
②遺漏的內容分別是________________________________________和______________________________________________。
C
E
C中應加上“記下兩條細繩的方向”
E中應說明“把橡皮條的結點O拉到同一位置”
[解析]　(1)由一個彈簧測力計拉橡皮條時，拉力一定沿AO方向；而用兩個彈簧測力計拉橡皮條時，根據平行四邊形定則作出兩彈簧測力計拉力的合力，由于誤差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿AO方向的是F′。
(2)一個力的作用效果與兩個力的共同作用效果相同，它們的作用效果可以等效替代，故B正確。
(3)①根據“驗證力的平行四邊形定則”實驗的操作過程可知，有重要遺漏的步驟的序號是C、E。
②在C中未記下兩條細繩的方向，E中未說明是否把橡皮條的結點O拉到同一位置。
類型二　數據處理和誤差分析
【典例2】　(2024·海南卷)為驗證兩個互成角度的力的合成規律，某組同學用兩個彈簧測力計、橡皮條、輕質小圓環、木板、刻度尺、白紙、鉛筆、細線和圖釘等器材，按照如下實驗步驟完成實驗：
(1)用圖釘將白紙固定在水平木板上；
(2)如圖(a)(b)所示，橡皮條的一端固定在木板上的G點，另一端連接輕質小圓環，將兩細線系在小圓環上，細線另一端系在彈簧測力計上，用兩個彈簧測力計共同拉動小圓環到某位置，并標記圓環的圓心位置為O點，拉力F1和F2的方向分別過P1和P2點，大小分別為F1＝3.60 N、F2＝2.90 N；改用一個彈簧測力計拉動小圓環，使其圓心到O點，在拉力F的方向上標記P3點，拉力的大小為F＝5.60 N。請完成下列問題：
①在圖(b)中按照給定的標度畫出F1、F2和F的圖示，然后按平行四邊形定則畫出F1、F2的合力F′。
②比較F和F′，寫出可能產生誤差的兩點原因：__________________________________________________________
_________________________________________________________。
見解析圖
沒有做到彈簧測力計、細線、橡皮條都與木板平行；讀數時沒有正視彈簧測力計
[解析]　(2)①按照給定的標度畫出F1、F2和F的圖示，然后按平行四邊形定則畫出F1、F2的合力F′，如圖所示。
②F和F′不完全重合的誤差原因可能是：沒有做到彈簧測力計、細線、橡皮條都與木板平行；讀數時沒有正視彈簧測力計。
類型三　創新實驗設計
【典例3】　某同學利用如圖所示的裝置來驗證力的平行四邊形定則，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，每個鉤碼的重力相等，當系統達到平衡時，根據鉤碼個數讀出三根繩子的拉力F1、F2和F3，回答下列問題：
(1)改變鉤碼個數，能完成實驗的是________。
A．鉤碼的個數N1＝N2＝2，N3＝4
B．鉤碼的個數N1＝N3＝3，N2＝4
C．鉤碼的個數N1＝N2＝N3＝4
D．鉤碼的個數N1＝3，N2＝4，N3＝5
BCD
(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
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
A
(3)在作圖時，你認為圖中正確的是________(選填“甲”或“乙”)。
甲
[解析]　(1)F1、F2、F3分別表示三個力的大小，由于三個共點力平衡，所以三個力的大小構成一個三角形。三個力的大小為2∶2∶4時不可以構成三角形，故A錯誤，B、C、D正確。
(2)為驗證力的平行四邊形定則，必須作受力圖，所以先明確受力點，即標記結點O的位置，其次要作出力的方向并讀出力的大小，最后作出力的圖示，因此要做好記錄，從力的三要素角度出發，要記錄結點O的位置、鉤碼的個數和OA、OB、OC三段繩子的方向，故A正確，B、C、D錯誤。
(3)以O點為研究對象，F3為實際作用效果，在OC這條線上，由于誤差的存在，F1、F2的理論值可能與實際值有一定偏差，故題圖甲符合實際。
【典例4】　如圖所示，某實驗小組同學利用DIS實驗裝置研究力的平行四邊形定則，A、B為兩個相同的雙向力傳感器，該型號傳感器在受到拉力時讀數為正，受到壓力時讀數為負。A連接質量不計的細繩，可沿固定的圓弧形軌道移動。B固定不動，通過光滑鉸鏈連接長為0.3 m的桿。將細繩連接在桿右端O點構成支架。保持桿在水平方向，按如下步驟操作：
①測量繩子與水平桿的夾角∠AOB＝θ；
②對兩個傳感器進行調零；
③用另一根繩在O點懸掛一個鉤碼，記錄兩個傳感器的讀數；
④取下鉤碼，移動傳感器A改變θ角，重復上述實驗步驟，得到表格。
F1/N 1.001 0.580 … 1.002 …
F2/N －0.868 －0.291 … 0.865 …
θ 30° 60° … 150° …
(1)根據表格，A傳感器對應的是表中力___(選填“F1”或“F2”)。鉤碼質量為_______kg(g取10 m/s2，結果保留1位有效數字)。
(2)本實驗中多次對傳感器進行調零，對此操作說明正確的是____。
A．因為事先忘記調零
B．何時調零對實驗結果沒有影響
C．為了消除水平桿自身重力對結果的影響
D．可以完全消除實驗的誤差
F1
0.05
C
(3)實驗中，讓A傳感器沿圓心為O的圓弧形(而不是其他形狀)軌道移動的主要目的是________。
A．方便改變A傳感器的讀數
B．方便改變B傳感器的讀數
C．保持桿右端O的位置不變
D．方便改變細繩與桿的夾角θ
C
[解析]　(1)A傳感器中的力均為拉力，為正值，故A傳感器對應的是力F1，平衡時mg＝F1sin θ，當θ＝30°時，F1＝1.001 N，可求得m
≈0.05 kg。
(2)在掛鉤碼之前，對傳感器進行調零，是為了消除水平桿自身重力對結果的影響，故C正確。
(3)讓A傳感器沿圓心為O的圓弧形軌道移動的過程中，傳感器與O點的距離保持不變，即O點位置保持不變，故A、B、D錯誤，C正確。
題號
1
3
5
2
4
實驗針對訓練(四)
1．在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中使用的器材有：木板、白紙、兩個標準彈簧測力計、橡皮條、輕質小圓環、刻度尺、鉛筆、細線和圖釘若干。完成下列實驗步驟：
(1)用圖釘將白紙固定在水平木板上。
題號
1
3
5
2
4
(2)將橡皮條的一端固定在木板上，另一端系在輕質小圓環上。將兩細線也系在小圓環上，它們的另一端均掛上測力計。用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當的力拉動兩個測力計，小圓環停止時由兩個測力計的示數得到兩拉力F1和F2的大小，并________(填正確答案標號)。
A．用刻度尺量出橡皮條的長度
B．用刻度尺量出兩細線的長度
C．用鉛筆在白紙上標記出小圓環的位置
D．用鉛筆在白紙上標記出兩細線的方向
CD
題號
1
3
5
2
4
(3)撤掉一個測力計，用另一個測力計把小圓環拉到______________
______________________，由測力計的示數得到拉力F的大小，沿細線標記此時F的方向。
(4)選擇合適標度，由步驟(2)的結果在白紙上根據力的平行四邊形定則作F1和F2的合成圖，得出合力F′的大小和方向；按同一標度在白紙上畫出力F的圖示。
(5)比較F′和F的_________________________________________，從而判斷本次實驗是否驗證了力的平行四邊形定則。
步驟(2)中小圓
環停止時的位置
大小和方向是否在誤差允許的范圍內相同
題號
1
3
5
2
4
[解析]　(2)記錄在兩個力作用下橡皮條的形變量(即小圓環的位置)以及兩個力的方向，C、D正確。
(3)換用一個力時，這個力產生的效果和兩個力產生的效果必須一致，即兩次小圓環停止時的位置相同。
(5)利用平行四邊形定則求得兩個力產生的效果與一個力產生的效果在誤差允許的范圍內相同時，即可驗證平行四邊形定則。
題號
1
3
5
2
4
2．在“探究求合力的方法”實驗中，某同學用兩個彈簧測力計將橡皮筋的端點拉到點O，作出這兩個拉力F1、F2的圖示(圖甲)，然后用一個彈簧測力計將橡皮筋的端點仍然拉到O，彈簧測力計示數F如圖乙所示。
(1)彈簧測力計的示數F＝________N。
(2)請幫他在圖甲中畫出力F的圖示(圖中a為記錄F方向時所記錄的一點)。
2.8
見解析圖
題號
1
3
5
2
4
[解析]　(1)彈簧測力計的最小刻度為0.2 N，可知彈簧測力計的示數F＝2.8 N。
(2)根據圖示法作出F的圖示，如圖所示。
題號
1
3
5
2
4
3．將橡皮條的一端固定在A點，另一端系上兩根細繩，每根細繩分別連著一個量程為0～5 N、分度值為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，如圖甲所示。這時彈簧測力計的讀數可從圖中讀出。
題號
1
3
5
2
4
(1)由圖甲可讀出兩個相互垂直的拉力的大小分別為__________N和_________________N(只需讀到0.1 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。
4.0(或2.5)
2.5(或4.0)
見解析圖
題號
1
3
5
2
4
[解析]　從題圖甲中可知，豎直方向的彈簧測力計的讀數為2.5 N，水平方向的彈簧測力計的讀數為4.0 N。因為讀數2.5 N、4.0 N均是0.5 N的整數倍，因此，選方格紙中一個小方格的邊長表示0.5 N的力，畫出兩個力，并應用平行四邊形定則求它們的合力。
題號
1
3
5
2
4
4．在“探究兩個互成角度的力的合成規律”的實驗中，橡皮條的一端固定，先用一個彈簧測力計通過細線拉橡皮條的另一端，將橡皮條與細線的結點拉到O點，記下拉力F的大小和方向；再用兩個彈簧測力計通過細線拉橡皮條，將結點同樣拉到O點，記下拉力F1、F2的大小和方向。回答下列問題：
題號
1
3
5
2
4
(1)先后兩次將結點拉到同一點O，其目的是____________________
_________________________________________________________。
(2)如圖甲所示，用兩個彈簧測力計拉橡皮條的實驗中，下列說法正確的是________。
A．兩根細線與橡皮條必須在同一平面內
B．彈簧測力計拉細線時，拉力方向必須豎直向下，且大小不能超過彈簧測力計的量程
C．橡皮條必須保持水平
D．為了便于計算，F1、F2方向間夾角必須為90°
確保兩次力的作用
效果相同
A
題號
1
3
5
2
4
(3)根據實驗數據畫出力的圖示，并以F1、F2為鄰邊作平行四邊形，其對角線為F′，根據圖乙，你能得出的結論是__________________
_______________，其依據是________________________________。
力的合成遵循
平行四邊形定則
F與F′在實驗誤差允許的范圍內相同
題號
1
3
5
2
4
[解析]　(1)先后兩次將結點拉到同一點O，其目的是確保兩次力的作用效果相同。
(2)兩根細線與橡皮條必須在同一平面內，故A正確；用彈簧測力計拉細線時，拉力大小不能超過彈簧測力計的量程，方向不一定豎直向下，故B錯誤；橡皮條不一定水平，故C錯誤；實驗探究的是普遍規律，不能為了便于計算而將F1、F2方向間夾角確定為90°，故D錯誤。
(3)根據實驗數據畫出力的圖示，根據題圖乙可看出，F與F′在實驗誤差允許的范圍內相同，則得出的結論是力的合成遵循平行四邊形定則。
題號
1
3
5
2
4
5．一同學用電子秤、水壺、細線、墻釘和貼在墻上的白紙等物品，在家中驗證力的平行四邊形定則。
題號
1
3
5
2
4
(1)如圖甲，在電子秤的下端懸掛一裝滿水的水壺，記下水壺______時電子秤的示數F。
(2)如圖乙，將三根細線l1、l2、l3的一端打結，另一端分別系在電子秤的掛鉤、墻釘A和水壺帶上。水平拉開細線l1，在白紙上記下結點O的位置、______________________和電子秤的示數F1。
靜止
三根細線的方向
題號
1
3
5
2
4
(3)如圖丙，將另一顆墻釘B釘在與O在同一水平線的適當位置，并將l1系在其上。手握電子秤沿著(2)中l2的方向拉開細線l2，使
____________________和三根細線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數F2。
(4)在白紙上按一定標度作出電子秤拉力F、F1、F2的圖示，根據平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示，若___________________
_____________，則力的平行四邊形定則得到驗證。
結點O的位置
F和F′在誤差允許的
范圍內相同
題號
1
3
5
2
4
[解析]　(1)要測量裝滿水的水壺的重力，需記下水壺靜止時電子秤的示數F。
(2)要畫出平行四邊形，則需要記錄分力的大小和方向，所以在白紙上記下結點O的位置的同時，還要記錄三根細線的方向以及電子秤的示數F1。
題號
1
3
5
2
4
(3)已經記錄了一個分力的大小，還要記錄另一個分力的大小，則結點O的位置不能變化，力的方向也不能變化，所以應使結點O的位置和三根細線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數F2。
(4)根據平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示，若F和F′在誤差允許的范圍內相同，則力的平行四邊形定則得到驗證。
謝 謝！

展開更多......

收起↑