實驗：探究求合力的方法,第三章相互作用,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.,內容索引,題型演練學以致用實訓演練,達標檢測檢測評價達標過關,技能儲備明確原理提煉方法,技能儲備,一、實驗儀器方木板、白紙、彈簧測力計(兩只)、細繩套(兩個)、三角板、圖釘(若干)、鉛筆.,橡皮條,刻度尺,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和F是否相等、相同.,大小,方向,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，并記錄兩彈簧測力計的讀數.3.用一個彈簧測力計把橡皮條拉到，記下彈簧測力計的讀數和細繩的.,方向,同一位置O,方向,4.如圖乙所示，按適當的比例作出用兩個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，并畫出對角線F.,平行四邊形,5.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的同一平面內；(3)兩個分力F1、F2間的夾角不要太大或太小.3.作圖(1)在同一次實驗中，選定的比例要；(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.,位置,平行,相同,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數值太小，應用平行四邊形定則作圖時，都會造成偶然誤差.,題型演練,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，使結點移到某一位置O，此時需記下：_；_；_.然后用一個彈簧測力計把橡皮條拉長，使結點到達_，再記下_.,答案,三角板,橡皮條,O點位置,細繩所指方向,相應彈簧測力計讀數,同一位置O點,彈簧測力計讀數和細繩方向,(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.,答案,圖2,F,F,F,F,二、實驗數據處理,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.圖乙中B彈簧測力計的讀數為_N；(3)該同學在坐標紙上畫出兩彈簧測力計拉力FA、FB的大小和方向如圖丙所示，請在圖丙中作出FA、FB的合力F；,答案,方向,11.40,答案如圖所示,(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,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,三、實驗創新,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，當系統達到平衡時，根據鉤碼個數讀出三根繩子的拉力FTOA、FTOB和FTOC，回答下列問題：(1)(多選)改變鉤碼個數，實驗能完成的是A.鉤碼的個數N1N22，N34B.鉤碼的個數N1N33，N24C.鉤碼的個數N1N2N34D.鉤碼的個數N13，N24，N35,圖4,答案,解析,解析對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FTOCFTOAFTOB，即|FTOAFTOB|FTOCFTOAFTOB，故B、C、D能完成實驗.,(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,答案,解析,解析為探究求合力的方法，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，應從力的三要素角度出發，要記錄鉤碼的個數和記錄OA、OB、OC三段繩子的方向，故A正確，B、C、D錯誤.,(3)在作圖時，你認為圖5中_(選填“甲”或“乙”)是正確的.,甲,解析以O點為研究對象，F3的實際作用效果在OC這條線上，由于誤差的存在，F1、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.,圖5,答案,解析,達標檢測,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,1,2,3,4,解析,5,6,圖6,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.實驗中需記錄彈簧測力計的讀數、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.,1,2,3,4,5,6,2.(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,解析,1,2,3,4,5,6,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.,1,2,3,4,5,6,3.(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，觀察它們的示數是否相同，應選用示數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,解析,解析A、B選項是為了讀數準確，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.,1,2,3,4,5,6,4.(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，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；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，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.,1,2,3,4,5,6,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_.,答案,解析,C,D,解析根據“探究求合力的方法”實驗的操作規程可知，有重要遺漏的步驟的序號是C、D.,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.,1,2,3,4,5,6,5.(實驗數據處理)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5N、最小刻度為0.1N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可從圖中讀出.,圖7,1,2,3,4,5,6,(1)由圖可讀出兩個相互垂直的拉力的大小分別為_N和_N.,2.50,4.00,解析由題圖可知，豎直方向的彈簧測力計的讀數為2.50N，水平向右的彈簧測力計的讀數為4.00N.,答案,解析,1,2,3,4,5,6,(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.,答案見解析圖,答案,解析,1,2,3,4,5,6,解析因為讀數2.50N、4.00N均是0.50N的整數倍，所以選方格紙中一個小方格的邊長表示0.50N，應用平行四邊形定則，即可畫出兩個力以及它們的合力，如圖所示.,1,2,3,4,5,6,6.(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，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8,1,2,3,4,5,6,(1)本實驗用的彈簧測力計示數的單位為N，圖中A的示數為_N.,答案,解析,3.6,解析由題圖可知彈簧測力計示數為3.6N；,1,2,3,4,5,6,(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