《探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律》力與平衡PPT

第一部分內(nèi)容：【學(xué)習(xí)素養(yǎng)•明目標(biāo)】

科學(xué)探究：1.驗(yàn)證互成角度的兩個(gè)力合成的平行四邊形定則.2.進(jìn)一步使用作圖法求兩個(gè)共點(diǎn)力的合力．

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探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律PPT，第二部分內(nèi)容：自主預(yù)習(xí)探新知

一、實(shí)驗(yàn)原理和方法

一個(gè)力F′的作用效果與兩個(gè)力F1、F2的作用效果都可以使相同的一端固定的橡皮條伸長到同一點(diǎn)O，則F′必與F1、F2的合力_____，以F1、F2為鄰邊作平行四邊形求出合力F，比較F′與F的________，以驗(yàn)證互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力合成時(shí)的平行四邊形定則．

二、實(shí)驗(yàn)器材

方木板、白紙、彈簧測力計(jì)(兩只)、三角板、刻度尺、圖釘(幾個(gè))、細(xì)芯鉛筆、橡皮條、細(xì)繩(兩根)等．

三、實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)處理

1．儀器的安裝：用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上，并用圖釘把橡皮條的一端固定在A點(diǎn)，橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套，如圖所示．

2．操作與記錄

(1)用兩只彈簧測力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O，記錄兩彈簧測力計(jì)的讀數(shù)，用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及此時(shí)兩細(xì)繩套的方向．

(2)用一只彈簧測力計(jì)通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O，記下彈簧測力計(jì)的讀數(shù)和細(xì)繩套的方向．

3．作圖與分析

(1)用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩套方向畫直線，按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F1和F2的圖示，并以F1和F2為鄰邊，用刻度尺作平行四邊形，過O點(diǎn)畫平行四邊形的對角線，此對角線即為合力F的圖示．

(2)用刻度尺從O點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作出只

用一只彈簧測力計(jì)時(shí)的拉力F′的圖示，如圖所示．

(3)比較一下力F′與用平行四邊形定則求出的合力F，在誤差允許的范圍內(nèi)，大小和方向是否相同．

(4)改變兩個(gè)力F1與F2的大小和夾角，再重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)兩次．

四、誤差分析

五、注意事項(xiàng)

1．彈簧測力計(jì)的選取方法：將兩只彈簧測力計(jì)調(diào)零后互鉤水平對拉，若兩只彈簧在對拉過程中，讀數(shù)相同，則可選；若讀數(shù)不同，應(yīng)另選，直至相同為止．

2．保證分力與合力作用效果相同的方法：在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長時(shí)結(jié)點(diǎn)O的位置一定要相同．

3．橡皮條老化的檢查方法：用一個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮條，要反復(fù)做幾次，使橡皮條拉到相同的長度看彈簧測力計(jì)讀數(shù)有無變化．

4．彈簧測力計(jì)夾角范圍：用兩個(gè)彈簧測力計(jì)鉤住細(xì)繩套互成角度地拉橡皮條時(shí)，其夾角不宜太小，也不宜太大，以60°到120°之間為宜．

5．拉力的選取原則：在不超出彈簧測力計(jì)的量程和橡皮條形變限度的條件下，使拉力適當(dāng)大些．

6．畫力的圖示的注意事項(xiàng)：在同一次實(shí)驗(yàn)中，畫力的圖示選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選定標(biāo)度，使力的圖示稍大一些．

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探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律PPT，第三部分內(nèi)容：合作探究攻重難

【例1】在做“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)時(shí)：

(1)除已有的器材(方木板、白紙、彈簧測力計(jì)、細(xì)繩、刻度尺、圖釘和鉛筆)外，還必須有________和________．

(2)要使每次合力與分力產(chǎn)生相同的效果，必須(　　)

A．每次將橡皮條拉到同樣的位置

B．每次把橡皮條拉直

C．每次準(zhǔn)確讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)

D．每次記準(zhǔn)細(xì)繩的方向

(3)為了提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，減小誤差，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意些什么？

(4)在“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細(xì)繩結(jié)點(diǎn)的位置．圖中________是力F1與F2的合力的理論值；________是力F1與F2的合力的實(shí)驗(yàn)值．通過把________和________進(jìn)行比較，驗(yàn)證平行四邊形定則．

[解析](1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材要求可知，還必須有橡皮條和三角板(用來作平行四邊形)．

(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理知正確選項(xiàng)為A.

(3)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意：①選用彈性小的細(xì)繩；②橡皮條、細(xì)繩和彈簧測力計(jì)的軸應(yīng)在同一平面上，且與板面平行貼近等．

(4)在本實(shí)驗(yàn)中，按照平行四邊形定則作出的合力F為F1與F2的合力的理論值，而用一個(gè)彈簧測力計(jì)拉時(shí)測出的力F′為F1與F2的合力的實(shí)驗(yàn)值．比較F與F′的大小和方向，即可驗(yàn)證平行四邊形定則．

【例2】某同學(xué)在家中嘗試驗(yàn)證力的平行四邊形定則，他找到三條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、鉛筆、細(xì)繩、白紙、釘子，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：如圖所示，將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個(gè)釘子A、B上，另一端與第三條橡皮筋連接，結(jié)點(diǎn)為O，將第三條橡皮筋的另一端通過細(xì)繩掛一重物．

(1)為完成實(shí)驗(yàn)，下述操作中必需的是________．

A．測量細(xì)繩的長度

B．測量橡皮筋的原長

C．測量懸掛重物后橡皮筋的長度

D．記錄懸掛重物后結(jié)點(diǎn)O的位置

(2)釘子位置固定，欲利用現(xiàn)有器材，改變條件再次驗(yàn)證，可采用的方法是_____________________________．

[解析](1)必需測量橡皮筋的原長和懸掛重物后橡皮筋的長度，這樣才能確定橡皮筋的伸長量，確定各力的大小，還需記錄懸掛重物后結(jié)點(diǎn)O的位置，同時(shí)記下三條橡皮筋所在的方向，以便確定各拉力的方向，根據(jù)平行四邊形定則作出合力的圖示．因此，必需的操作是B、C、D.

(2)改變條件再次驗(yàn)證可采用更換不同的小重物的方法．

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探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律PPT，第四部分內(nèi)容：課時(shí)演練提素養(yǎng)

1．“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)原理是等效原理，其等效性是指(　　)

A．使彈簧測力計(jì)在兩種情況下發(fā)生相同的形變

B．使兩分力與合力滿足平行四邊形定則

C．使兩次橡皮筋伸長的長度相等

D．使兩次橡皮筋與兩繩套的結(jié)點(diǎn)都與O點(diǎn)重合

D　[“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)中，兩次拉伸橡皮筋時(shí)，伸長的長度及伸長的方向均相同，兩分力與合力的作用效果才相同，才具有等效替代關(guān)系，因此C錯(cuò)誤，D正確；實(shí)驗(yàn)過程中，彈簧測力計(jì)的拉力的大小和方向是可以改變的，A錯(cuò)誤；合力與分力間一定滿足平行四邊形定則，不是人為造成的，故B錯(cuò)誤．]

2．在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中，需要將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上兩根細(xì)繩，細(xì)繩的另一端都有繩套(如圖所示)．實(shí)驗(yàn)中需用兩個(gè)彈簧測力計(jì)分別鉤住繩套，并互成角度地拉橡皮條．某同學(xué)認(rèn)為在此過程中必須注意以下幾項(xiàng)：

A．兩根細(xì)繩必須等長

B．橡皮條應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上

C．在使用彈簧測力計(jì)時(shí)要注意使彈簧測力計(jì)與木板平面平行

其中正確的是(　　)

C　[該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證兩個(gè)分力的效果等效于其合力的效果，不必要求兩分力等大，故B錯(cuò)誤；與兩繩長短無關(guān)，A錯(cuò)誤；但需使兩分力與合力在同一平面內(nèi)，故C正確．]

3．某同學(xué)做“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)時(shí)，主要步驟有：

A．在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上；

B．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn)，在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系著繩套；

C．用兩個(gè)彈簧測力計(jì)分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O，記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個(gè)彈簧測力計(jì)的示數(shù)；

D．按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計(jì)的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F；

E．只用一只彈簧測力計(jì)，通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個(gè)力F′的圖示；

F．比較F′和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結(jié)論．

上述步驟中：

(1)有重要遺漏的步驟的序號是________和________；

(2)遺漏的內(nèi)容分別是__________和_____________．

[解析](1)根據(jù)“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)程可知，有重要遺漏的步驟的序號是C、E.

(2)在C中未記下兩條細(xì)繩的方向，E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O.

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