第4章 第1节 第1课时 探究两个互成角度的力的合成规律（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第一册（鲁科版2019）

　 第1节　科学探究：力的合成 课标要求 层级达标 通过实验，了解力的合成和分解，知道矢量和标量。 学考层级 1.形成力的合成的概念，能解决简单的实际问题。 2.通过区分合力和分力，知道它们的作用效果相同。 3.养成实事求是的态度，能与他人合作，得到结论。 4.使用实验器材获得数据，并形成初步的实验结论。 选考层级 1.可以根据实验数据形成结论，尝试分析导致实验误差的原因，会撰写实验报告。 2.通过求合力的方法的学习，会用直角三角形知识计算共点力的合力。 第1课时探究两个互成角度的力的合成规律 (实验课—基于经典科学探究) 一、实验装置 二、实验原理 1．实验方法：等效替代法。 2．设计思路 (1)让两个互成角度的共点力F1和F2作用于某一物体，并产生明显的作用效果。 (2)用一个力F来代替F1和F2，产生同样的作用效果。 (3)测出F1、F2和F，比较它们的大小和方向，找出规律。 一、实验步骤　 1．在桌上平放一块木板，在木板上铺一张白纸，用图钉把白纸固定在木板上。 2．用图钉把橡皮筋的一端固定在木板上的A点，在橡皮筋的另一端挂上两条细绳，细绳的另一端各系着绳套。 3.用两个弹簧测力计分别勾住绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，结点到达某一位置O，如图甲所示。 4．用铅笔记下O点的位置和两条细绳的方向，读出并记录两个弹簧测力计的示数F1、F2。(注意使弹簧测力计与木板平面平行) 5．只用一个弹簧测力计，通过细绳把橡皮筋的结点拉到同样的位置O，如图乙所示，读出并记录弹簧测力计的示数F，记下细绳的方向。 二、数据处理　 1．取下白纸，用铅笔和刻度尺在白纸上从O点沿着两条细绳的方向画直线，按着一定的标度作出两个力F1和F2的图示，再按同一标度作出只用一个弹簧测力计拉动橡皮筋的力F的图示。 2．比较F1、F2、F的大小和方向，能否看出三者之间的关系？ 试一试，以F1、F2为邻边作平行四边形，并作出对角线F′。 比较F′与合力F的大小和方向，看它们在误差范围内是否大小相等，方向相同。 3．对角线F′和合力F在误差范围内重合，说明两个共点力合成时，用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，则此两邻边间的平行四边形的对角线所代表的力就是合力。 三、注意事项　 1．结点 (1)定位结点时要准确； (2)同一次实验中橡皮筋结点位置必须保持不变。 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作图法作出F1、F2及F之间满足的关系，求出合力。 四、误差分析　 产生原因 减小方法 偶然误差 作用效果误差 两次测量拉力时，橡皮筋的结点位置要拉到同一位置 读数误差 弹簧测力计数据在允许的条件下尽量大些，读数时眼睛要正视弹簧测力计刻度盘 作图误差 两分力夹角不能太大或太小，作图时两力的对边一定要平行 系统误差 弹簧测力计本身的误差 选较精确的弹簧测力计，使用前要进行调零 弹簧测力计与纸面之间的摩擦误差 尽量让弹簧测力计不接触纸面 [关键点反思] 1．本实验中，使用弹簧测力计时应注意哪些问题？ 提示：(1)使用弹簧测力计测力时，读数应尽量大些，但不能超出它的测量范围。 (2)被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致，拉动时弹簧及挂钩不可与外壳相碰以避免产生摩擦。 (3)读数时应正对、平视刻度。 2．保持两弹簧测力计的拉力大小不变，只改变它们间的夹角，合力的大小如何变化？ 提示：若两拉力大小不变，夹角越大，合力越小；夹角越小，合力越大。 3．合力的大小是否一定等于原来两个力的大小之和？ 提示：合力大小不一定等于原来两个力的大小之和，当两个力方向相同时，合力大小才等于两个力大小之和。 考法(一)　实验基本操作 [例1]　在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，某同学将橡皮条的一端固定于A点。 (1)用两个弹簧测力计将橡皮条的另一端拉至O点，其中一个弹簧测力计的示数如图所示，则其示数为________N。 (2)在分别读出两个弹簧测力计的示数F1和F2后，还必须记录的是________。 A．两细绳套的夹角 B．两个细绳套的方向 C．橡皮条伸长后的总长度 D．细绳套的长度 (3)改用一个弹簧测力计将橡皮条的另一端再次拉到O点，记下弹簧测力计示数F及细绳套的方向。用力的图示法在纸上画出表示三个力的箭头，以F1和F2的线段为邻边作平行四边形，并作出F1和F2之间的对角线F′，发现对角线F′与F不重合，实验误差产生的原因可能是_______________________________