1、实验2 探究求合力的方法,一 实验目的,三 实验器材,四 实验步骤,五 数据处理,教材研读,六 注意事项,七 误差分析,二 实验原理,考点一 实验原理与实验操作,考点二 实验数据处理与误差分析,考点三 实验拓展与实验创新,考点突破,一、实验目的,教材研读,1.验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则。 2.培养应用作图法处理实验数据并得出结论的能力。,二、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,看用平行四边形定则求出F1、F2的合力F与F在实验误差允许范围内是否相等。,三、实验器材 方木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳套、弹簧测力计两只、三角 板、 刻度尺 、铅笔
2、。 四、实验步骤,1.用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。 2.用图钉把橡皮条的一端固定在木板上的A点,在橡皮条的另一端拴上 两个细绳套。,3.用两只弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度 地拉橡皮条,使橡皮条与绳的结点伸长到某一位 置O,如图所示,记录此时两弹簧测力计的读数, 用铅笔描下 O点的位置 及此时两细绳套的 方向 。 4.只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到 同样的位置O ,记下弹簧测力计的 读数 和 细绳套的方向 。 5.改变两弹簧测力计拉力的大小和方向,再重做两次实验。,五、数据处理,1.用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直线,按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉
3、力F1和F2的图示,并以F1和F2为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形,过O点画平行四边形的 对角线 ,此 对角线 即合力F的图示。 2.用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出实验步骤4中弹簧测 力计的拉力F的图示。 3.比较F与F是否完全重合或几乎完全重合,从而验证平行四边形定则 。,六、注意事项,1.同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是:将两只弹簧测力计调零 后互钩对拉,读数相同。 2.在同一次实验中,使橡皮条拉长时,结点O的位置一定要相同。 3.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,以在60100之间为宜。,4.实验时弹簧测力计应与木板平行,读数时眼
4、睛要正视弹簧测力计的刻度,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。,5.细绳套应适当长一些,便于确定力的方向。不要直接沿细绳套的方向 画直线,应在细绳套末端用铅笔画一个点,去掉细绳套后,再将所标点与 O点连接,即可确定力的方向。 6.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。 七、误差分析 1.弹簧测力计本身的误差。 2.读数误差和作图误差。 3.两分力F1、F2间的夹角越大,用平行四边形定则作图得出的合力F的 误差F也越大。,考点一 实验原理与实验操作用两个弹簧测力计拉橡皮条时的“三记录”(记录两弹簧测力计 示数、两细绳
5、方向和结点O的位置),用一个弹簧测力计拉橡皮条时的 “二记录”(记录弹簧测力计示数和细绳方向)及“一注意”(结点O的 位置必须在同一位置)等。,考点突破,例1 在探究求合力的方法时,先将橡皮条的一端固定在水平木板上,在 另一端系上带有绳套的两根细绳。实验时,需要两次拉伸橡皮条,一次 是用两个弹簧测力计通过两细绳套互成角度地拉橡皮条,另一次是用一 个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条。 (1)(多选)实验对两次拉伸橡皮条的要求中,下列哪些说法是正确的 (填字母代号)。 A.将橡皮条拉伸相同长度即可 B.将橡皮条沿相同方向拉到相同长度,C.将弹簧测力计都拉伸到相同刻度 D.将橡皮条与绳的结点拉到相同位置
6、 (2)(多选)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 说法是 (填字母代号)。 A.两细绳必须等长 B.弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行 C.用两弹簧测力计同时拉细绳时两弹簧测力计示数之差应尽可能大 D.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些,(3)本实验采用的科学方法是 (填字母代号)。 A.理想实验法 B.控制变量法 C.等效替代法 D.建立物理模型法,答案 (1)BD (2)BD (3)C,解析 (1)本实验的目的是探究求合力的方法,即研究合力与分力的关 系。根据合力与分力是等效的,本实验要使橡皮条两次沿相同方向拉伸 的长度相同,故A说法错误,B说法正
7、确;在白纸上标下第一次将橡皮条和 绳的结点拉伸到的位置,第二次将橡皮条和绳的结点拉到相同位置,表 明两次效果相同,而弹簧测力计不必拉到相同刻度,故C说法错误,D说法 正确。故选B、D。,(2)用两个弹簧测力计通过两细绳互成角度地拉橡皮条时,并非要求细 绳等长,故A不符合题意;为了减小实验中摩擦造成的误差,应使弹簧测 力计、细绳、橡皮条都与木板平行,故B符合题意;用两弹簧测力计同时 拉细绳时,两弹簧测力计示数之差不能太大,故C不符合题意;为了更加 准确地记录力的方向,拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两 点要远些,故D符合题意。故选B、D。 (3)该实验采用的方法为等效替代法,故选C。,变
8、式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,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)下列方法中,有助于减小实验误差的是 。 A.尽可能使两分力的夹角大些 B.尽可能使两分力相差的大些 C.尽可能使两分力与纸面平行 D.尽可能使橡皮条长些,(3)两分力的夹角适当大一些可使画出的平行四边形更准确,而夹角太 大则会增大实验误差,选项A不符
9、合题意;力适当大些可减小误差,而不 是使两分力相差大些,选项B不符合题意;力必须与纸面平行,如果拉力 相对纸面倾斜,则会产生垂直于纸面的分力,选项C符合题意;为了准确 记录力的方向,应使拉橡皮条的细绳适当长一些,而不是使橡皮条尽可 能长,选项D不符合题意。,考点二 实验数据处理与误差分析,例2 将橡皮条的一端固定在A点,另一端拴上两根细绳,每根细绳分别 连着一个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计,沿着两个不同的 方向拉弹簧测力计,当把橡皮条与细绳的结点拉到O点时,两根细绳相互 垂直,如图甲所示,这时弹簧测力计的读数可从图中读出。,(1)由图甲可读出两个相互垂直的拉力的大小分别为 N
10、和 N。 (2)在如图乙所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合 力。 (3)图丙中a、b两图是两位同学得到的实验结果,其中 图符合实际, 若合力测量值F是准确的,则F与F有误差的原因可能是 。,变式2 (1)在“探究求合力的方法”实验中,需要将橡皮条的一端固定 在水平木板上的A点,另一端系两个细绳套。 实验中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,使橡皮条与绳的 结点伸长到纸面上某一位置O,如图甲所示。 下面是接下来的实验步骤,请将横线 上的内容补充完整: 用铅笔描下结点位置,记为O;,记录两个弹簧测力计的示数F1和F2和两个细绳套的方向; 只用一个弹簧测力计,通
11、过细绳套把橡皮条与绳的结点仍拉到位置O, 记录测力计的示数F和细绳套的方向; 按照力的图示要求,作出拉力F1、F2、F; 根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F; 通过比较F和 的大小和方向,即可得出结论。 (2)为什么两次拉橡皮条要将结点拉到同一位置? 。,(3)在图乙所示的正方形方格纸上按作图法的要求作出F1和F2的合力F, 若选定相邻两个小方格边长的长度表示大小为1 N的力,则F= N。,例3 在“探究求合力的方法”实验中: (1)部分实验步骤如下,请完成有关内容: A.将一根橡皮条的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上,另一端系上 两根细线; B.在其中一根细线上挂上5个质量相等的
12、钩码,使橡皮条拉伸,如图甲所 示,记录: 、 、 ; C.将步骤B中的钩码取下,分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的 钩码,用两光滑硬棒B、C使两细线互成角度,如图乙所示,小心调整B、C,的位置,使 ,记录 。 (2)如果力的平行四边形定则得到验证,那么图乙中 = 。,变式3 (1)如图甲为“探究求合力的方法”的实验装置。小张同学在 实验中用a、b两弹簧测力计拉橡皮条, 如图甲所示。他在实验操作中除了所用 细绳套太短外,至少还有一处错误,请你帮 他找出错误之处 。 (写出一条即可),(2)小张同学修正错误后,重新进行了测量,在测量时,左、右两只弹簧测 力计的读数如图乙所示,则左弹簧测力计的
13、读数是 N,右弹簧测 力计的读数是 N。若两根细线的夹角为90,请你帮他在方格 纸(如图丙)上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。 (3)小张同学实验后认为用一个弹簧测力计也能完成这个实验,请问他 这个想法是否可行? (填“是”或“否”)。,答案 (1)a弹簧测力计拉力太大,或b弹簧测力计拉力方向与细绳方向 不一致 (2)2.740.02 3.280.02 作图见解析 (3)是,解析 (1)在该实验中,要正确测量拉力的大小和方向,同时作的平行四边形要大小适中,不能太大或太小,以免增大误差。该同学在实验中的错误操作或不妥之处还有:b弹簧测力计拉力方向与细绳方向不一致;a弹簧测力计的拉力太大,用一把弹簧测力计再次实验时可能会超出其量程。 (2)左、右两只弹簧测力计的读数如图乙所示,则左弹簧测力计的读数 是2.75 N,右弹簧测力计的读数是3.20 N,合力的图示如下所示。,(3)用一个弹簧测力计也能完成这个实验,固定一根橡皮条,用弹簧测力 计测量另一根橡皮条上的分力,保持橡皮条位置不动,再交换测量另一 个分力。,
