第3章 实验三 探究两个互成角度的力的合成分解（教师用书）-2022-2023学年新教材高中物理必修第一册【正禾一本通】同步课堂高效讲义（人教版2019）

实验三 探究两个互成角度的力的合成规律(第2课时) [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。 　实验高效导学01步　预习新知，理清实验过程 一、实验器材 方木板、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、小圆环、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(若干)、铅笔。 二、实验原理 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至某一点，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。 三、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，橡皮条的长度为GE。 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，使小圆环处于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。 四、数据处理 1．用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套的方向画直线，按选定的标度作出这两个弹簧测力计的读数F1和F2的图示，并以表示F1和F2的有向线段为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示。 2．用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的F′的方向作出这个弹簧测力计的拉力F′的图示。 3．比较F′和平行四边形定则求出的合力F在大小和方向上是否相同。 　实验高效导学02步　要点探究，培优关键能力 要点一 | 实验原理、实验操作及注意事项 1．结点O (1)定位O点时要力求准确； (2)同一次实验中橡皮筋拉长后的O点必须保持不变。 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)应使橡皮筋、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θ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。 [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。 (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，记录下O点的位置，读出两弹簧测力计的示数； 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F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F； E．只用一弹簧测力计，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。 ①上述步骤中，有重要遗漏的步骤的序号是____________和____________； ②遗漏的内容分别是____________________________和__________________。 解析：(1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿AO方向；而两弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力，根据平行四边形定则作出两弹簧测力计拉力的合力，由于误差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿AO方向的是F′。 (2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们的作用效果可以等效替代，故B正确。 (3)①根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是C、E。 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O。 答案：(1)F′　(2)B　(3)①C　E