探究两个互成角度的力的合成规律-(同课异构课件) 2021-2022学年高一新教材物理必修第一册【步步高】学习笔记(人教版)(京津鲁琼辽粤浙渝鄂冀湘云晋皖黑吉桂)

实验：探究两个互成角度的力的合成规律 第三章　相互作用——力 【实验目的】 1.探究两个互成角度的力的合成规律。 2.用作图法检验图形是不是平行四边形。 基础梳理 【实验器材】 方木板、白纸、___________(两只)、橡皮条、小圆环、 细绳套(两个)、三角板、_______、图钉(若干)、铅笔。 弹簧测力计 刻度尺 【实验原理与设计】 1.实验的基本思想——等效替代法。 2.实验原理: (1)记录分力:通过两个弹簧测力计互成角度地共同拉动小圆环处于某一点,记录F1、F2。 (2)记录合力:改用一个弹簧测力计单独拉住小圆环,仍使它处于同一位置,记录F。 (3)观察图形:用力的图示法画出拉力F1、F2和F。用虚线把拉力F的箭头分别与F1、F2的箭头连接,观察所围成的形状像不像一个平行四边形。 3.实验设计: (1)分力的测量:用两个弹簧测力计互成角度的拉力为分力F1大小和方向、分力F2大小和方向。 (2)合力的测量:用一个弹簧测力计拉力为合力F大小和方向。 (3)F等于F1、F2的合力。 【实验过程】 一、实验步骤 1.装置安装:在方木板上用图钉固定一张白纸,如图甲,轻质小圆环挂在橡皮条的一端,在小圆环上系上两个细绳套,另一端固定,橡皮条的原长为GE。 素养形成 2.两个弹簧测力计的使用:如图乙,用手通过两个弹簧测力计互成角度地共同拉动小圆环,处于O点,橡皮条伸长的长度为OE。用铅笔描下O点位置、细绳套的方向,并记录两弹簧测力计的读数。 3.一个弹簧测力计的使用:如图丙,改用一个弹簧测力计单独拉住小圆环,仍使它处于O点,记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向。 4.观察图形:如图丁,由纸上O点出发,用力的图示法画出拉力F1、F2和F。用虚线把拉力F的箭头分别与F1、F2的箭头连接,能看到所围成的形状像是一个平行四边形。 5.重复实验:用作图工具进行检验,并改变拉力F1和F2的大小和方向,重做实验,检验所围成的图形是不是平行四边形。 【思考·讨论】 如何正确使用弹簧测力计? (科学探究) 提示:(1)将两只弹簧测力计调零后水平互钩对拉过程中,读数相同,可选;若不同,应另换或调校,直至相同为止。 (2)使用时,读数应尽量大些,但不能超出范围。 (3)被测力的方向应与轴线方向一致。 (4)读数时应正对、平视刻度线。 二、数据收集与分析 1.分力数据的收集:两个弹簧测力计互成角度,拉力F1大小和方向、F2大小和方向。 2.合力数据的收集:一个弹簧测力计,拉力F的大小和方向。 3.实验结论:两个互成角度的力的合成遵循平行四边形定则。 【思考·讨论】 用两个弹簧测力计拉橡皮条时需要记录哪些? (科学探究) 提示:(1)结点O的位置;(2)记录两弹簧测力计示数; (3)两细绳方向。 【误差分析】 (1)读数误差:弹簧测力计数据在允许的情况下,尽量大一些,读数时眼睛一定要正视,要按有效数字正确读数和记录。 (2)作图误差。 ①结点O的位置和两个弹簧测力计的方向画得不准确,造成作图误差。 ②两个分力的起始夹角α太大,如大于120°,再重复做两次实验,为保证结点O位置不变(即保证合力不变),则α变化范围不大,因而弹簧测力计示数变化不显著,读数误差较大,导致作图产生较大误差。 ③作图比例不恰当、不准确等造成作图误差。 【思考·讨论】 本实验注意事项有哪些? (科学思维) 提示:(1)位置不变:在同一次实验中,使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同,是为了使合力的作用效果与两个分力共同作用效果相同,这是利用了等效替代的思想。 (2)角度合适:用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时,其夹角不宜太小,也不宜太大,以60°～100°之间为宜。 (3)在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些。细绳套应适当长一些,便于确定力的方向。 (4)统一标度:在同一次实验中,画力的图示选定的标度要相同,并且要恰当选定标度,使力的图示稍大一些。 类型一　对实验原理及实验操作的考查 【典例1】某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示,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图。 素养迁移 (1)如果没有操作失误,图乙中的F与F′两力中,方向一定沿AO方向的是________。  (2)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 (3)实验时,主要的步骤是: 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,结点到达某一位置O,记录