《探究两个互成角度的力的合成规律》力与平衡PPT

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3．作图与分析 (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读数 F1 和 F2 的图示，并以 F1 和 F2 为邻边， 用刻度尺作平行四边形，过 O 点画平行四边形的对角线，此对角线即为 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只 用一只弹簧测力计时的拉力 F′的图示，如图所示．
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[解析] (1)根据“探究求合力的方法”实验的操作规程可知，有重要 遗漏的步骤的序号是 C、E.
(2)在 C 中未记下两条细绳的方向，E 中未说明是否把橡皮条的结点 拉到同一位置 O.
[答案] (1)C E (2)C 中应加上“记下两条细绳的方向” E 中应 说明“把橡皮条的结点拉到同一位置 O”
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合作探究 攻重难
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【例 1】 在做“探究求合力的方法”实验时： (1)除已有的器材(方木板、白纸、弹簧测力计、细绳、刻度尺、图钉 和铅笔)外，还必须有________和________． (2)要使每次合力与分力产生相同的效果，必须( ) A．每次将橡皮条拉到同样的位置 B．每次把橡皮条拉直 C．每次准确读出弹簧测力计的示数 D．每次记准细绳的方向
(1)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
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(2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是( ) 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
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C [该实验验证两个分力的效果等效于其合力的效果，不必要求两分 力等大，故 B 错误；与两绳长短无关，A 错误；但需使两分力与合力在 同一平面内，故 C 正确．]
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3．某同学做“探究求合力的方法”实验时，主要步骤有： A．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉 在方木板上； B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的 A 点，在橡皮条的另一端拴 上两条细绳，细绳的另一端系着绳套； C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮 条伸长，结点到达某一位置 O，记录下 O 点的位置，读出两个弹簧测力 计的示数；
[答案] (1)橡皮条 三角板 (2)A (3)见解析 (4)F F′ F F′
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【例 2】 某同学在家中尝试验证力的平行四边形定 则，他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重 物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设 计了如下实验：如图所示，将两条橡皮筋的一端分别挂在 墙上的两个钉子 A、B 上，另一端与第三条橡皮筋连接， 结点为 O，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物．
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(1)为完成实验，下述操作中必需的是________． A．测量细绳的长度 B．测量橡皮筋的原长 C．测量悬挂重物后橡皮筋的长度 D．记录悬挂重物后结点 O 的位置 (2)钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的 方法是_____________________________．
《探究两个互成角度的 力的合成规律》力与平
衡PPT
第4章 力与平衡
实验：探究两个互成角度的力的合成规律
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【学习素养·明目标】 科学探究：1.验证互成角度的两个力合成的平 行四边形定则.2.进一步使用作图法求两个共点力的合力．
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自主预习 探新知
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一、实验原理和方法 一个力 F′的作用效果与两个力 F1、F2 的作用效果都可以使相同的 一端固定的橡皮条伸长到同一点 O，则 F′必与 F1、F2 的合力等效，以 F1、F2 为邻边作平行四边形求出合力 F，比较 F′与 F 的大小和方向， 以验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则． 二、实验器材 方木板、白纸、弹簧测力计(两只)、三角板、刻度尺、图钉(几个)、 细芯铅笔、橡皮条、细绳(两根)等．
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4．弹簧测力计夹角范围：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°到 120°之间为宜．
5．拉力的选取原则：在不超出弹簧测力计的量程和橡皮条形变限度 的条件下，使拉力适当大些．
6．画力的图示的注意事项：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．
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4．如图甲为“探究求合力的方法”的实验装置．
甲
乙
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(1)下列说法中正确的是________． A．在测量同一组数据 F1、F2 和合力 F 的过程中，橡皮条结点 O 的 位置可以变化 B．弹簧测力计拉细线时，拉力方向必须竖直向下 C．F1、F2 和合力 F 的大小都不能超过弹簧测力计的量程 D．为减小测量误差，F1、F2 方向间夹角应为 90° (2)弹簧测力计的指针如图乙所示，由图可知拉力的大小为____N.
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(2)为探究求合力的方法，必须作受力图，所以先明确受力点，即标 记结点 O 的位置，其次要作出力的方向并读出力的大小，最后作出力的 图示，因此要做好记录，应从力的三要素角度出发，要记录钩码的个数和 记录 OA、OB、OC 三段绳子的方向，故 A 正确，B、C、D 错误．
(3)以 O 点为研究对象，F3 的实际作用效果在 OC 这条线上，由于误 差的存在，F1，F2 的合力的理论值与实际值有一定偏差，故甲图符合实 际，乙图不符合实际．
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三、实验步骤及数据处理 1．仪器的安装：用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上，并用图 钉把橡皮条的一端固定在 A 点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套，如图 所示．
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2．操作与记录 (1)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 皮条伸长，结点到达某一位置 O，记录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． (2)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．
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D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力 F1 和 F2 的图示，并用平行四边形定则求出合力 F；
E．只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧 测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力 F′的图示；
F．比较 F′和 F 的大小和方向，看它们是否相同，得出结论． 上述步骤中： (1)有重要遗漏的步骤的序号是________和________； (2)遗漏的内容分别是__________和_____________．
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2．在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固 定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套(如图所 示)．实验中需用两个弹簧测力计分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮 条．某同学认为在此过程中必须注意以下几项：
A．两根细绳必须等长 B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上 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 其中正确的是( )
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(3)比较一下力 F′与用平行四边形定则求出的合力 F，在误差允许的 范围内，大小和方向是否相同．
(4)改变两个力 F1 与 F2 的大小和夹角，再重复上述实验两次．
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四、误差分析
产生原因
减小方法
偶然误差
读数误差 作图误差
读数时眼睛要正视刻度线 作图时严格尺度规范作图
弹簧测力计本身
系统误差
调零、两弹簧测力计对拉 读数相等
[答案] (1)B、C、D (2)A (3)甲
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6．某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则．
甲
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实验步骤：
①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向．
②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆
珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位
置标记为 O1、O2，记录弹簧秤的示数 F，测量并记录 O1、O2 间的距离(即 橡皮筋的长度 l)．每次将弹簧秤示数改变 0.50 N，测出所对应的 l，部分 数据如下表所示：
F(N) l(cm)
0 0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
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[解析] (1)在测量同一组数据的过程中，橡皮条结点 O 的位置不能变 化，如果变化，即受力变化，所以 A 选项错误；由于弹簧测力计是通过 定滑轮拉结点 O，定滑轮只能改变力的方向不能改变力的大小，所以弹簧 测力计拉线的方向不一定要沿竖直方向，B 选项错误；弹簧测力计的使用， 不能超过其量程，C 选项正确；两个拉力的方向合适即可，不宜太大，也 不宜太小，但不一定为 90°，所以 D 选项错误．
(2)考查弹簧测力计的读数，应注意估读． [答案] (1)C (2)4.00
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5．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 的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力 FOA、 FOB 和 FOC，回答下列问题：
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[解析] (1)根据实验器材要求可知，还必须有橡皮条和三角板(用来 作平行四边形)．
(2)根据实验原理知正确选项为 A. (3)实验中应注意：①选用弹性小的细绳；②橡皮条、细绳和弹簧测 力计的轴应在同一平面上，且与板面平行贴近等． (4)在本实验中，按照平行四边形定则作出的合力 F 为 F1 与 F2 的合 力的理论值，而用一个弹簧测力计拉时测出的力 F′为 F1 与 F2 的合力的 实验值．比较 F 与 F′的大小和方向，即可验证平行四边形定则．ຫໍສະໝຸດ 20课时演练 提素养
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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．使两次橡皮筋伸长的长度相等 D．使两次橡皮筋与两绳套的结点都与 O 点重合
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D [“探究求合力的方法”的实验中，两次拉伸橡皮筋时，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 C 错误，D 正确；实验过程中，弹簧测力计的拉力的大小和 方向是可以改变的，A 错误；合力与分力间一定满足平行四边形定则，不 是人为造成的，故 B 错误．]
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(3)在作图时，你认为下图中________(选填“甲”或“乙”)是正确 的．
甲
乙
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[解析] (1)对 O 点受力分析如图所示，
OA、OB、OC 分别表示 FOA、FOB、FOC 的大小，由于三个共点力处 于平衡．所以 FOA、FOB 的合力大小等于 FOC，且 FOC<FOA＋FOB，即|FOA －FOB|<FOC<FOA＋FOB，故 B、C、D 能完成实验．
的误差
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五、注意事项 1．弹簧测力计的选取方法：将两只弹簧测力计调零后互钩水平对拉， 若两只弹簧在对拉过程中，读数相同，则可选；若读数不同，应另选，直 至相同为止． 2．保证分力与合力作用效果相同的方法：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．橡皮条老化的检查方法：用一个弹簧测力计拉橡皮条，要反复做 几次，使橡皮条拉到相同的长度看弹簧测力计读数有无变化．
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(3)为了提高实验的准确性，减小误差，实验中应注 意些什么？
(4)在“探究求合力的方法”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．
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[解析] (1)必需测量橡皮筋的原长和悬挂重物后橡皮筋的长度，这样 才能确定橡皮筋的伸长量，确定各力的大小，还需记录悬挂重物后结点 O 的位置，同时记下三条橡皮筋所在的方向，以便确定各拉力的方向，根据 平行四边形定则作出合力的图示．因此，必需的操作是 B、C、D.
(2)改变条件再次验证可采用更换不同的小重物的方法． [答案] (1)BCD (2)更换不同的小重物