【物理】2018届人教版第2章实验3探究求合力的方法教案 5页

实验3　探究求合力的方法 ‎1．实验原理 互成角度的两个力F1、F2与另外一个力F′产生相同的效果，看F1、F2用平行四边形定则求出的合力F与F′在实验误差允许范围内是否相等．‎ ‎2．实验器材 木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺．‎ ‎3．实验步骤 ‎(1)用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上．‎ ‎(2)用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O.如实验原理图所示．‎ ‎(3)用铅笔描下结点O的位置和两个细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F.‎ ‎(4)只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O，记下弹簧测力计的读数F′和细绳的方向．‎ ‎(5)比较F′与用平行四边形定则求得的合力F，看它们在实验误差允许的范围内是否相等．‎ ‎1．正确使用弹簧测力计 ‎(1)将两只弹簧测力计调零后水平互钩对拉过程中，读数相同，可选；若不同，应另换或调校，直至相同为止．‎ ‎(2)使用时，读数应尽量大些，但不能超出范围．‎ ‎(3)被测力的方向应与轴线方向一致．‎ ‎(4)读数时应正对、平视刻度．‎ ‎2．注意事项 ‎(1)位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同．‎ ‎(2)角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60°～100°为宜．‎ ‎(3)在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些．细绳套应适当长一些， 便于确定力的方向．‎ ‎(4)统一标准：在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些．‎ ‎3．误差分析 ‎(1)误差来源：除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等．‎ ‎(2)减小误差的办法：‎ ‎①实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度盘，要按有效数字位数要求和弹簧测力计的精度正确读数和记录．‎ ‎②作图时使用刻度尺，并借助于三角板，使表示两力的对边一定要平行．‎ 一、实验原理及实验操作 ‎1．“探究求合力的方法”的实验原理是等效原理，其等效性是指(　　)‎ A．使弹簧测力计在两种情况下发生相同的形变 B．使两分力与合力满足平行四边形定则 C．使两次橡皮条伸长的长度相等 D．使两次橡皮条与两绳套的结点都与O点重合 D　[在“探究求合力的方法”的实验中，两次拉伸橡皮条时，伸长的长度及伸长的方向均相同，两分力与合力的作用效果才相同，才具有等效替代关系，因此选项C错误，D正确；实验过程中，弹簧测力计的拉力的大小和方向是可以不同的，选项A错误；合力与分力之间满足平行四边形定则是客观规律，故选项B错误．]‎ ‎2．(2015·浙江1月学考)如图1所示，在做“探究求合力的方法”实验时，需要测量的量是(　　)‎ 图1‎ A．细绳长度 B．橡皮条原长 C．橡皮条拉伸后的长度 D．拉橡皮条的力 D　[用两个弹簧测力计拉橡皮条的力和用一个弹簧测力计拉橡皮条的力，使得结点在同一点，然后探究三力的关系，故D项正确．]‎ 二、数据处理 ‎3．“探究求合力的方法”的实验情况如图2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．‎ 甲　　　　　　　　　　　乙 图2‎ ‎(1)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 ‎【解析】　(1)图中F′为拉橡皮条所施加的力，一定与AO的方向相同．F是两个分力通过平行四边形定则合成得到的合力，由于实验误差的存在，F的方向与AO方向不一定完全相同．故方向一定沿AO方向的是F′.(2)本实验是通过等效替代的方法来完成实验的，故采用的科学方法为等效替代法．‎ ‎【答案】　(1)F′　(2)B ‎4．“探究求合力的方法”的实验装置如图3甲所示．‎ 图3‎ ‎(1)某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图甲所示．其中，细绳CO对O点的拉力大小为________N；‎ ‎(2)请将图甲中细绳CO和BO对O点两拉力的合力F合画在图乙上．由图求出合力的大小F合＝________N．(保留两位有效数字) 【导学号：81370078】‎ ‎【解析】　(1)由图甲可读出CO对O点的拉力大小为2.60 N.‎ ‎(2)在图乙上的画图如图所示，结合作图可求得合力大小为5.1 N.‎ ‎【答案】　(1)2.60　(2)5.1‎ ‎5．某同学在做探究求合力的方法实验时，把橡皮条的一端用图钉固定于P点，同时用两个弹簧测力计将橡皮条的另一端拉到位置O，这时两弹簧测力计的示数分别为FA＝3.5 N、FB＝4.0 N，其位置记录如图4所示．倘若橡皮条的活动端仅用一个弹簧测力计拉着，也把它拉到O点位置，弹簧测力计的示数为FC＝6.0 N，其位置如图所示．‎ 图4‎ ‎(1)用‎4 mm表示1 N，在图5中作出力FA、FB和FC的图示．‎ 图5‎ ‎(2)根据平行四边形定则在图5中作出FA和FB的合力F，F的大小为________N.‎ ‎(3)实验的结果是否能验证平行四边形定则：________(选填“能”或“不能”). 【导学号：81370080】‎ ‎【解析】　(1)FA、FB和FC的图示如图甲所示．‎ 甲　　　　　　　　　　　　　　乙 ‎(2)根据平行四边形定则作出FA和FB的合力F，如图乙所示，量出其长度，对应‎4 mm表示1 N可得F＝5.8 N.‎ ‎(3)利用平行四边形定则得出的合力与弹簧测力计的示数FC＝6.0 N，在实验误差允许的范围内相等，故实验的结果能验证平行四边形定则．‎ ‎【答案】　(1)见解析图　(2)见解析图 ‎5．8(5.7～6.1均可)　(3)能