3.4.2 实验 探究平行四边形定则 导学案 -2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

3.4.2实验：探究平行四边形定则 班级 姓名 小组 【学习目标】 1、验证互成角度的两个共点力合成的平行四边形定则 2、进一步联系作图法求两个共点力的合力 【重点难点】 重点：掌握力的平行四边形定则的应用 难点：理解实验，能了解实验的步骤意义，准确完成习题 【课程导引】 探究互成角度的力的合成规律 一.实验器材：方木板、白纸、弹簧秤（两个）、橡皮条、细绳、量角器、刻度尺、图钉（几个）。 二.设计实验： 1.在方木板上用图钉固定一张白纸,如甲所示,用图钉把橡皮条的一端固定在木极A点,在橡皮条的另一端拴上两个细绳套. 2.用两个弹簧测力计分别钩住两个细编套,互成角度地拉橡皮条将结点拉到某位置0用铅笔描下O点的位置、细绳的十记录两弹簧测力计的读数. 3.如图乙所示,按适当的比例作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,利用刻度尺和三角板,以F1和F2为邻边画出 并画出对角线F' 4.用一个弹簧测力计把橡皮条拉到 记下弹簧测力计的读数和细绳的 ，并用同样的比例作出这个力F的图示。 5.比较F与F'的大小和方向,看它们在实验误差允许范围内是否相同，从而验证平行四边形定则. 三.数据处理：（1）由纸上O点出发，用力的图示法画出拉力F1、F2和F（三个力的方向沿着各自拉线的方向，三个力的大小由弹簧测力计读出）。 （2） 三个力的大小和方向有什么关系？我们用虚线把拉力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接，能看到所围成的形状像是一个平行四边形（图3.4-3 丁），但这只是猜想。 （3）用作图工具进行检验，并改变拉力F1 和F2的大小和方向，重做上述实验，检验所围成的图形是不是平行四边形。 注意事项: ①使用时弹簧秤先校零，与板面平行. ②在满足合力不超过弹簧秤量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下，应使拉力尽量大一些，以减小误差. ③画力的图示时，应选定恰当的标度，尽量使图画得大一些，但也不要太大而画出纸外.要严格按力的图示要求和几何作图法作出合力. 四.实验结论：用表示两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，这个规律叫作平行四边形定则. 五．注意事项 1.定位结点时要力求准确，在同一次实验中，使橡皮条拉长时，结点O位置一定要相同； 2.用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大也不宜太小，在60°～100°之间为宜； 3.读数时应注意使弹簧测力计与木板平行，并使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条直线上，在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下，拉力的数值尽量大些； 4.严格按照力的图示画图； 5.在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同， 并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些； 六．误差分析 1. 弹簧测力计使用前没调零会造成误差； 2.使用中，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纸面之间有摩擦存在会造成误差； 3.两次测量拉力时，橡皮条的结点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，F1、F2数值太小，应用平行四边形定则作图时，会造成偶然误差； 辨析 (1) 在探究两个互成角度的力的合成规律的实验中，合力与分力的作用效果相同，此实验中力的作用效果是指橡皮条伸长的长度相同（ ） (2) 在探究两个互成角度的力的合成规律的实验中，记录细绳的方向时，沿细绳方向在细绳下白纸上点两个相距较远的，点即可。( ） (3)在探究两个互成角度的力的合成规律的实验中，每次实验时，只要记录弹簧测力计的示数就可以了( ） (4)在探究两个互成角度的力的合成规律的实验中，用两弹簧测力计拉橡皮条时，两弹簧测力计间的夹角应取 90°（ ） 例1 1、做“探究求合力的方法”的实验时： （1）除已有的器材(方木板、白纸、弹簧测力计、细绳套、刻度尺、图钉和铅笔)外，还必须有________和________。 （2）在水平放置的木板上垫上一张白纸，把橡皮条的一端固定在板上，另一端结两个细绳套，通过细绳用两个互成角度的弹簧测力计拉橡皮条，使结点移到某一位置O，此时需记下：①________；②________；③________。然后用一个弹簧测力计把橡皮条拉长，使结点到达________，再记下________。 （3）在某次实验中，某同学的实验结果如图所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳结点的位置．图中________是力F1与F2的合力的理论值；________是力F1与F2的合力的实验值．通过把________和________进行比较，验证平行四边形定则。 2、有同学利用如图所示的装置来探究求合力的方法：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的质量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2和F3，回答下列问题： （1）（多选）改变钩码个数，实验能完成的是（ ） A.钩码的个数N1=N2=2，N3=4 B.钩码的个数N1=N3=3，N2=4 C.钩码的个数N1=N2=N3=4 D.钩码的个数N1=3，N2=4，N3=5 （2）在拆下钩码和绳子前，必须要完成的一个步骤是（ ） A.标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向 B.量出OA、OB、OC三段绳子的长度 C.用量角器量出三段绳子之间的夹角 D.用天平测出钩码的质量 （3）在作图时，你认为图中    （选填“甲”或“乙”）是正确的。 变式训练1 (1)请将下面实验的主要步骤补充完整。 ①将橡皮筋的一端固定在木板上的A点,另一端拴两根细绳,每根细绳分别连着一个弹簧测力计; ②沿着两个方向拉弹簧测力计(始终保持细绳与木板平行),将橡皮筋的活动端拉到某一位置,将此位置标记为0点,并记录两个拉力F、F，的大小及方向; ③再用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至0点,记录 (2)用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至点,这样做的目的是使两次拉橡皮筋的作用效果相同。 (3)这位同学在实验中确定分力方向时,图甲所示的a点标记得不妥,其原因是 (4)图乙是在白纸上根据实验结果作出的力的图示,其中 表示F1和F2合力的理论值; 表示F1和F2合力的实际测量值。(填“F”或“F·”) (5)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 (6)同学们在操作过程中有如下议论,其中对减小实验误差有益的是（ ） B.两根细绳夹角必须是直角 C.在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板 平面平行 D.拉橡皮筋的细绳要长些,标记同一细绳方向的两 高一物理 第 3 页（共 4 页） 高一物理 第 4 页（共 4 页） 高一物理 第 1 页（共 4 页） 高一物理 第 2 页（共 4 页） 学科网（北京）股份有限公司 $$