3.4.1 探究两个互成角度的力的合成方法（课件PPT）- 【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理必修第一册（粤教版2019）

第四节　力的合成 第1课时　探究两个互成角度的力的合成方法 一、本版教材实验理清楚 实验目的 1．练习用作图法求两个力的合力。 2．探究两个互成角度的力的合成方法。 实验原理 如果两个互成角度的力F1、F2作用于挂在橡皮条一端的小圆环上，与只用一个力F作用于小圆环上都能使小圆环伸长到同一点，也就是作用效果相同，则F为F1和F2的合力，用虚线把拉力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接，看所围成的形状是否为平行四边形。 实验器材 力的关系探究装置、三角板、刻度尺、铅笔。 实验步骤 1．将夹子夹在“力的关系探究装置”的“0”号射线顶端。 2．如图(a)所示，分别将弹簧测力计连接在两根细绳的末端，沿任意两条射线方向拉细绳，使汇力圆环与平板上的定位圆重合。用铅笔在平板上记下这两个拉力的大小和方向。 3．如图(b)所示，直接用一个弹簧测力计拉细绳，同样使汇力圆环与平板上的定位圆重合，用铅笔在平板上记下这个拉力的大小和方向。 4．在平板上用力的图示法作出三个力，如图(c)所示，观察这三个力所构成的几何图形。 5．改变第2步中两个拉力的大小和方向，重复上述实验步骤。 误差分析 1．实验中，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板面之间有摩擦力存在会引起系统误差。 2．两次测量拉力时，汇力圆环的位置不可能做到完全拉到同一点，会造成偶然误差。 二、他版教材实验多融通 (一)人教版教材实验方案　 [差异解读] 1．用方木板替代画有等间距的圆的圆盘。 2．橡皮筋和细绳套直接连接，而不用汇力圆环。 (二)教科版教材实验方案　 [差异解读]　该实验原理与器材与人教版的类似。 [典例]　在“探究两个互成角度的力的合成方法”的实验中，有下列实验步骤： a．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，把橡皮条的一端固定在板上的A点。 b．只用一个弹簧测力计，通过弹簧测力计把小圆环拉到同样的 位置O，记下弹簧测力计的示数F′和细绳的方向，按同样比例作出 力F′的图示。 c．改变两个分力的大小和夹角，再做两次实验。 实验基本操作 9 d．记下两个弹簧测力计的示数F1、F2及小圆环的位置，描下两条细绳的方向，在纸上按比例作出力F1和F2的图示，用平行四边形定则求出合力F。 e．比较力F′与F，可以看出，它们在实验误差允许的范围内是相等的。 f．把小圆环系在橡皮条的另一端，通过小圆环用两个弹簧测力计互成角度地拉小圆环，橡皮条伸长，使小圆环到达某一位置O。 完成下列填空： (1)上述步骤中，正确的顺序是______________(填写步骤前面的字母)。 (2)下列哪些措施能减小实验误差________。 A．两条细绳必须等长 B．弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平面平行 C．拉橡皮条的细绳要稍长一些，标记同一条细绳的方向时两标记点要适当远一些 D．实验前先把实验所用的两个弹簧测力计的挂钩相互钩住平放在桌面上，向相反方向拉动，检查读数是否相同，若不同，则进行调节使之相同 [解析]　(1)先固定好白纸和橡皮条，两个弹簧测力计互成角度地拉小圆环处于O点，记下两个力的大小和方向，由平行四边形定则画出两个力的合力，然后用一个弹簧测力计拉小圆环仍然到O点，记下拉力的大小和方向，与第一次的合力比较大小和方向，改变两个分力的大小和夹角，重复实验。故实验步骤为afdbec。 (2)两条细绳是否等长，不会影响实验误差，A错误；试验中应避免拉力和纸面不平行，否则画出的力就不是实际作用力了，B项可以减小误差；细绳稍长些，这样在描点画力的方向时，偏差小，误差小，C正确；实验前调节弹簧测力计，使两个弹簧测力计的读数相同，可以使弹簧测力计读数准确，可以减小误差，D正确。 [答案]　(1)afdbec　(2)BCD 实验操作的四点提醒 (1)在同一次实验中，使用两个弹簧测力计同时拉与一个弹簧测力计单独拉时，应把小圆环拉到相同的位置。 (2)在实验时，两分力F1和F2间夹角不宜过大，也不宜过小，以60°～120°之间为宜。 (3)使用弹簧测力计测力时，读数应适当大些，但不能超出它的测量范围。 (4)拉橡皮条的细绳要稍长一些，标记同一条细绳的方向时两标记点要适当远一些。　　 [典例]　某同学用如图甲所示的装置做“探究两个互成角度的力的合成方法”的实验。将一木板(图中未画出)竖直放置，与铁架台和轻弹簧所在平面平行。其部分实验操作如下，请完成下列相关内容： (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； 数据处理和误差分析　 (2)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。图乙中B弹簧测力计的读数为________ N； (3)该同学在坐标纸上画出两弹簧测力