7-8学年人教版高中物理必修一学案试验：探究求合力的方法完美版

1、学案7实验：探究求合力的方法目标定位1.探究互成角度的两个力合成的平行四边形定则.2.练习用作图法求两个力的合力.基础自学落实 重点互动探究知识探究一、实验原理一个力F的作用效果与两个共点力 Fi和F2的共同作用效果都是把橡皮条结点拉伸到某点，则F为Fi和F2的合力，作出F的图示，再根据力的平行四边形定则作出 Fi和F2的合力F' 的图示，比较F'与F在实验误差允许范围内是否大小相等、 方向相同,即得到互成角度的 两个力的合成遵从平行四边形定则.二、实验器材方木板、白纸、图钉若干、细芯铅笔、橡皮条一段、细绳套两个、弹簧测力计两个、三角板、 刻度尺.三、实验过程1 .仪器的安装(

2、1)钉白纸：用图钉把一张白纸钉在方木板上，将方木板放在水平桌面上.(2)拴绳套：用图钉把橡皮条的一端固定在木板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳套.2 .操作与记录(1)两力拉：用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长， 结点到达某一位置 0(如图1所示).用铅笔描下结点 O的位置和两条细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数.图12 2) 一力拉：只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置0,记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向.3 .作图对比(1)理论值：在白纸上按比例从0点开始作出两个弹簧测力计同时拉橡皮条时拉力F1和F2F (如图2所示)

3、.的图示，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力图2(2)测量值：按同样的比例用刻度尺从O点起作出一个弹簧测力计拉橡皮条时拉力F'的图示.(3)相比较：比较F'与用平行四边形定则求得的合力F在实验误差允许的范围内是否相等.4 .重复改变两个分力Fi和F2的大小和夹角，再重复实验两次，比较每次的F与F'在实验误差允许的范围内是否相等. 四、误差分析1 .弹簧测力计使用前没调零会造成误差.2 .使用中，弹簧测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间或弹簧测力计的外壳和纸面之 间有摩擦力存在会造成误差.3 .两次测量拉力时，橡皮条的结点没有拉到同一点会造成偶然误差.4,两个

4、分力的夹角太小或太大，Fi、F2数值太小，应用平行四边形定则作图时，会造成偶然误差.五、注意事项1 .结点(1)定位O点时要力求准确；(2)同一次实验中橡皮条拉长后的O点必须保持位置不变.2 .拉力(1)用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向；(2)应使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内；(3)两个分力F1、F2间的夹角。不要太大或太小.3 .作图(1)在同一次实验中，选定的比例要相同；(2)严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力.典例拽析利用坐标纸记下了橡皮条的结点位置【例1】李明同学在做“探究求合力的方法”实验时，以及两只弹簧测力计拉力的大小，如

5、图3(a)所示.（1）试在图（a）中作出无实验误差情况下Fi和F2的合力图示，并用 F表示此力.（2）有关此实验，下列叙述正确的是（）A.两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮条的拉力大B.橡皮条的拉力是合力，两弹簧测力计的拉力是分力C.两次拉橡皮条时，需将橡皮条结点拉到同一位置O,这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同D.若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而保持橡皮条结点位置不变，只需调整另一只弹 簧测力计拉力的大小即可（3）如图（b）所示是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果，其中哪一个实验比较符 合实验事实？（力F'是用一只弹簧测力计拉时的图示）（4）在以上比较符合实验事

6、实的一位同学的实验中，造成误差的主要原因是：（至少写出两种情况）答案（1）如图所示（2）AC （3）张华的实验比较符合实验事实（4）Fi的方向比真实方向偏左； F2的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左；作图时两虚线不分别与Fi线和F2线平行【例2】在“探究求合力的方法”的实验中某同学的实验情况如图4所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳.图4（1）本实验采用的科学方法是（）A.理想实验法B.等效替代法C.控制变量法D.建立物理模型法（2）本实验中，采取下列哪些方法和步骤可以减小实验误差（）A,两个分力Fi、F2间的夹角越大越好B.拉橡皮条的细绳要稍长一些C.

7、实验中，弹簧测力计必须与木板平行D .读数时视线要正对弹簧测力计刻度解析（1）本实验是采用等效替代的方法，当两个力作用使橡皮条结点O伸长到某一点，另一个力作用也使橡皮条结点 O伸长到同一点时，这个力就是前两个力的合力，选 B.（2）本实验中两弹簧测力计所拉绳间的夹角一般在60。到120。之间较合适，A错误；为了减小误差，便于确定两拉力的方向，拉橡皮条的细绳要稍长一些，且必须使橡皮条、细绳、弹簧 测力计都与木板平行，细绳要与弹簧测力计轴线在同一直线上，读数时视线要正对弹簧测力计刻度，B、C、D均正确.答案（1）B （2）BCD自我 ,检;则检学习效果 体与成功快乐1 .在做完“探究求合力的方法”

8、实验后，某同学将其实验操作过程进行了回顾，并在笔记本 上记下如下几条体会，你认为他的体会中正确的是（）A.用两只弹簧测力计拉橡皮条时，应使两细绳套间的夹角为90。，以便算出合力的大小B.用两只弹簧测力计拉橡皮条时合力的图示F与用一只弹簧测力计拉橡皮条时力的图示F'不完全重合，在误差允许范围内，可以说明“力的平行四边形定则”成立 C.若F1、F2方向不变，而大小各增加 1 N,则合力的方向也不变，大小也增加1 ND.在用弹簧测力计拉橡皮条时，应使弹簧测力计的弹簧与木板平面平行 答案 BD解析 用两只弹簧测力计拉橡皮条时，两细绳套的夹角约在60。120。范围，实验中不需要计算出合力的大小，

9、没必要非得把细绳套间夹角设定为90。，A错.实验中F与F'的图示不一定完全重合，只要两者长度差不多， 夹角很小，就可以近似认为验证了“力的平行四边形定则”，B对.F1、F2夹角不确定，它们的大小与合力F的大小关系不确定，不能通过FF2大小的变化确定 F大小的变化，C错.实验时必须使弹簧测力计的弹簧与木板平面 平行，D对.2 .某同学用如图5所示的实验装置来探究求合力的方法.弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物 M.弹簧测力计B的一端用细线系于 O点，手持另一端水平向左拉，使结 点O静止在某位置.分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线方向.(

10、1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N,图中A的示数为 N.(2)下列不必要的实验要求是 .(请填写选项前对应的字母 )A.应测量重物M所受的重力B.弹簧测力计应在使用前校零C.拉线方向应与木板平面平行D.改变拉力，进行多次实验，每次都要使 O点静止在同一位置(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法.答案(1)3.60 (2)D (3)改变弹簧测力计 B拉力的大小；减小重物M的质量(或将A更换成较大量程的弹簧测力1t、改变弹簧测力计B拉力的方向等)解析(1)由弹簧测力计可读出数据为3.60 N; (2)因为只要O点受力平衡，三个力的合力为零即可，没有必要

11、每次都要使 O点静止在同一位置，故选 D; (3)减小重物M的质量，可使 弹簧测力计的读数减小，将 A更换成较大量程的弹簧测力1t以及改变弹簧测力计B拉力的方向也可.40分钟课时作业1 .在“探究求合力的方法”实验中，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳.实验时，需要两次拉伸橡皮条， 一次是通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条.实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列说法正确的是 (填字母代号).A.将橡皮条拉伸相同长度即可B .将橡皮条沿相同方向拉到相同长度C.将弹簧测力计都拉伸到相同刻度D.将橡皮条和绳的结点拉到相同位置

12、答案 BD解析 实验中两次拉伸橡皮条时， 应要求两次的作用效果必须完全相同，即橡皮条被拉伸的方向、长度完全相同，所以答案选B、D.2 .在“探究求合力的方法”的实验中，某同学的实验情况如图1甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳.图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示，下列说法中正确的是 ()甲乙图1A,图乙中的F是力Fi和F2合力的理论值，F'是力Fi和F2合力的实际测量值B,图乙的F'是力Fi和F2合力的理论值，F是力Fi和F2合力的实际测量值C.在实验中，如果将细绳也换成橡皮条，那么对实验结果没有影响D.在实验中，如果将细绳也换成橡皮

13、条，那么对实验结果有影响答案 BC解析 Fi与F2合成的理论值是通过平行四边形定则算出的值，而实际测量值是单独一个力拉O点时的值，因此 F'是Fi与F2合成的理论值，F是Fi与F2合成的实际测量值，故 A 错误，B正确.由于作用效果相同，将两个细绳换成两根橡皮条，不会影响实验结果，故C正确，D错误.3 .某同学做“探究求合力的方法”实验时，主要步骤有A.在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；B.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；C.用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到

14、达某一 位置O,记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；D.按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力Fi和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力 F;E.只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F'的图示；F.比较F'和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论. 上述步骤中：(i)有重要遗漏的步骤的序号是 和;(2)遗漏的内容分别是 和.答案 (i)C E(2)C中应加上“记下两条细绳的方向”E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”解析(i)根据“探究求合力的方法”实验的操作规程可知，有重要遗漏

15、的步骤的序号是C、E.O.(2)在C中未记下两条细绳的方向，E中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置4 .图2甲为“探究求合力的方法”的实验装置.图2(1)下列说法中正确的是.A,在测量同一组数据 Fi、F2和合力F的过程中，拉橡皮条结点到达的位置O的位置不能变化B.用弹簧测力计拉细绳时，拉力方向必须竖直向下C. Fi、F2和合力F的大小都不能超过弹簧测力计的量程D,为减小测量误差，Fi、F2方向间夹角应为90。(2)某次操作时，一只弹簧测力计的指针如图乙所示，由图可知拉力的大小为 N.答案 (1)AC(2)4.005.在“探究求合力的方法”实验中，部分实验步骤如下，请完成有关内容：A.将一根

16、橡皮条的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端绑上两根细线.B.在其中一根细线末端挂上5个质量相等的钩码，使橡皮条拉伸，如图 3甲所示，记录：C.将步骤B中的钩码取下，分别在两根细线末端挂上4个和3个质量相等的钩码，用两光滑硬棒B、C使两细线互成角度，如图乙所示，小心调整B、C的位置，使 ,记录图3答案 步骤B :钩码个数(或细线拉力)橡皮条与细线结点的位置 O细线的方向(说明：能反映细线方向的其他记录也可以)步骤C:橡皮条与细线结点的位置与步骤B中结点的位置 O重合钩码个数和对应的细线方向6 .某同学用如图4甲所示的装置做“探究求合力的方法”实验.将一木板竖直平行放在铁 架台和轻弹簧所在

17、平面后面.其部分实验操作如下，请完成下列相关内容：图4(1)如图甲，在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O;(2)如图乙所示，卸下钩码，然后将两细绳套系在弹簧下端，用两弹簧测力计将轻弹簧末端拉到同一位置 O,记录细绳套 AO、BO的 及两弹簧测力计相应的读数.其中 B弹簧测力计的读数为 N;该同学在坐标纸上画出两弹簧拉力Fa、Fb的大小和方向如图丙所示，请在图丙中作出 Fa、Fb的合力F'(4)已知钩码的重力，可得弹簧所受的拉力F如图丙所示，观察比较F和F',得出结论答案(2)方向11.40(3)如图所示(4)在误差允许的范围内,7 .在做“探究求合力的方法”的实验中，在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在 A点上，另一端连接两根细线，然后通过细线用两个互成角度的弹簧测力计来拉橡皮条，使橡皮条与细线白结点伸长到某