第3章 4 第1课时 实验：探究两个互成角度的力的合成规律 -【优化探究】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册同步导学案配套PPT课件（教科版）

4　力的合成   第1课时　实验：探究两个互成角度的力的合成规律  返回导航 下页 上页 教科物理必修第一册 实验必备 自主探究 实验研析 创新学习 课堂检测 巩固演练 返回导航 下页 上页 教科物理必修第一册 一、几个力可以用一个力来替代 1．合力与分力：如果力F的作用效果与力F1和F2共同作用的效果相同，我们就称F为F1和F2的合力，F1和F2为F的分力。 2．力的合成：求几个力的合力的过程。 3．共点力：作用于物体上同一点，或者作用在同一个物体上且力的作用线相交于同一点的几个力。 返回导航 下页 上页 教科物理必修第一册 二、实验：探究两个互成角度的力的合成规律 1．实验目的：探究两个互成角度的力的合成遵循的规律。 2．实验器材 薄木板、白纸、图钉(若干)、弹簧测力计(两只)、橡皮筋、轻质小圆环、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、铅笔。 返回导航 下页 上页 教科物理必修第一册 3．实验思路 (1)合力F的确定：一个力F可以把橡皮筋末端的小圆环拉到某点，两个力F1、F2共同作用，也能把橡皮筋末端的小圆环拉到同一点，F与F1和F2共同作用的效果相同，则F是F1和F2的合力。 (2)合力F与分力F1、F2的关系：作出力F1、F2及F的图示，提出猜想，进行验证。 返回导航 下页 上页 教科物理必修第一册 4．实验步骤 (1)在水平放置的薄木板上用图钉固定一张白纸，橡皮筋的一端固定在木板上的K点处，橡皮筋的自然长度为KE。用一根细绳把橡皮筋的E端与轻质小圆环连接起来，如图(a)所示。 返回导航 下页 上页 教科物理必修第一册 (2)从小圆环上再引出两根细绳，用两个弹簧测力计钩住这两根细绳，互成角度地用力F1和F2拉小圆环，使橡皮筋伸长。保持小圆环静止，将它此时所处的位置记为O点，如图(b)所示。用笔记下两个拉力F1和F2的方向，并记录它们的大小。 返回导航 下页 上页 教科物理必修第一册 (3)撤去F1和F2，改为只用一个弹簧测力计钩住连接小圆环的细绳，用力F拉橡皮筋，使小圆环同样静止于O点处，如图(c)所示。用笔记下拉力F的方向，并记录它的大小。 (4)取下白纸，在纸上用同一个标度分别作出力F1、F2及F的图示，如图(d)所示。 返回导航 下页 上页 教科物理必修第一册 (5)提出猜想：F可能是以F1、F2为邻边画出的平行四边形的对角线。 (6)猜想验证：以F1、F2为邻边画出平行四边形，并画出对角线F合。比较F与F合的大小和方向，看它们在实验误差允许范围内是否相同。 (7)改变F1、F2的大小和方向几次，使小圆环静止在其他位置，重复上述实验和作图，得出结论：如果以表示两个分力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向，这就是求合力的平行四边形定则。 返回导航 下页 上页 教科物理必修第一册 5．注意事项 (1)小圆环位置O点 ①定位O点时要力求准确，O点为小圆环圆心在白纸上的投影点。(若实验器材中没有小圆环，则用绳子与橡皮筋的结点代替小圆环) ②同一次实验中橡皮筋拉长后的O点必须位于同一位置。 返回导航 下页 上页 教科物理必修第一册 (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、弹簧测力计和小圆环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不宜太大或太小。F1、F2所拉的两根细绳适当长一些，记录细绳方向的两点要尽量远些。 返回导航 下页 上页 教科物理必修第一册 (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。 返回导航 下页 上页 教科物理必修第一册 6．误差分析 (1)弹簧测力计使用前没调零会造成误差。 (2)实验时弹簧测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间有摩擦力存在会造成误差。 (3)两次测量拉力时，小圆环没有拉到同一点会造成偶然误差。 (4)两个分力的夹角太小或太大以及F1、F2数值太小，应用平行四边形定则作图时，都会造成偶然误差。 返回导航 下页 上页 教科物理必修第一册 　实验原理与操作 　 在“探究两个互成角度的力的合成规律”实 验中，某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上， 将橡皮条的一端固定在板上一点，两个细绳套系在橡 皮条的另一端。用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳 套，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，结点到达 纸面上某一位置，如图所示。请将以下的实验操作和处理补充完整： 返回导航 下页 上页 教科物理必修第一册 (1)用铅笔描下结点位置，记为O。 (2)记录两个弹簧测力计的示数F1和F2，沿每条细绳的方向用铅笔分别描出几个点，用刻度尺把相应的点连成线。 (3)只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍