高中物理必修1:探究求合力的方法教学案
高中物理力的合成教案设计
高中物理力的合成教案设计力的合成作为物理学学习中必不可少的方法之一,在力学里发挥着至关重要的作用。
在掌握力的合成的方法基础上,可以通过数学计算及推导求出合力的大小及方向,从而在实际生活中对其进行更好的应用。
接下来是小编为大家整理的高中物理力的合成教案设计,希望大家喜欢!高中物理力的合成教案设计一【课题】力的等效替代【教学对象】高一学生【授课时间】45分钟【教材】广东教育出版社《物理》必修I【教学内容分析】1、本节课的地位与作用:力的等效和替代是粤版物理必修I第三章第三节的内容。
在学习本节课之前学生已经学习了弹力、摩擦力等力的概念,对力有了一定的感性和理性的认识,同时在第一章中已经学习了位移矢量,对矢量的知识有了一定的储备,获得感性认识。
这节课的内容,为下面的力的合成与分解有着密不可分的联系,为后续力的合成与分解打下知识层面的基础。
本节课所初步总结出来的平行四边形定则也是处理矢量的一个通则,因此本节课为以后动量、冲量、动能定理等内容打下了坚实的基础,具有承上启下的作用,这节课的学习效果将直接影响后续课程的学习。
2、课程标准对本节内容的要求:通过实验,理解力的合成与分解。
对等效替代的思想在科学研究中的应用有质的认识。
学习关于实验探究的一般程序和方法,养成良好的思维习惯,能运用等效思想和所学的探究方法分析、解决日常生活中的一些问题。
3、教材的内容安排:粤教版教材第三章第3节力的等效和替代这一节的内容,首先是教师讲解一些相关的概念:力的图示、力的等效、合力、分力、力的合成与分解等概念,教师引导学生探究:寻找等效力,引导学生进行试验设计,最后引导学生得出具有普适性的方法:平行四边形定则的初步得出。
4、对教材的思考:这章的教材编写整体上看,比较适合学生的认识特点,但是,我觉得第三节《力的等效与替代》力的等效这部分,我们一直在强调力的等效,直至后面寻找等效力,从本质上来说,就是求几个分力的合力,故而在这里,应该把寻找等效力与力的合成在观念上应该先对等起来,教师应该注重提出猜想前的引导工作,引导学生从几何层面上来考虑他们之间的关系,不置使得学生无从下手。
高中物理必修一教案
高中物理必修一教案中学物理必修一教案1一、学问与技能1、驾驭力的平行四边形定则,知道它是力的合成的基本规律。
2、初步运用力的平行四边形定则求解共点力的合力;能从力的作用效果理解力的合成。
驾驭合力与分力的概念。
3、会用作图法求解两个共点力的合力;并能推断其合力随夹角的改变状况,驾驭合力的改变范围,会用直角三角形学问求合力。
二、过程与方法1、能够通过试验演示归纳出互成角度的两个共点力的合成遵循平行四边形定则。
2、培育学生动手操作实力、物理思维实力和科学看法、视察实力、分析实力、协作实力、创新思维实力、表达实力。
3、培育学生设计试验、视察试验现象、探究规律、归纳总结的探讨问题的方法的实力。
三、情感、看法与价值观1、培育学生的物理思维实力和科学探讨的看法。
2、培育学生酷爱生活、事实求是的科学看法,激发学生探究与创新的意识。
3、培育学生合作、沟通、互助的精神。
1、通过试验归纳出力的平行四边形定则。
2、力的平行四边形定则的理解和应用。
1、对物体进行简洁的受力分析、通过作图法确定合力2、合力与分力间的等效替代关系,尤其是合力的大小随两个分力之间夹角改变的关系。
1课时一、引入新课老师活动:请两位同学到讲台前,让一位同学提起重为200N的一桶水,请下面同学分析该同学施加的提水的力为多大?然后请两同学一起提起水桶,请同学们一起分析提水桶的有几个力?从效果上看跟刚才用一个力提一样吗?学生活动:观看两位同学的操作,同时考虑并回答老师的问题。
点评:通过实践体验,让学生体会一个力的作用效果与两个或更多力的作用效果相同、目的是激发学生学习爱好,引导学生体会等效观点。
老师活动:引导学生思索:生活中还有哪些事例是说明几个力与一个力的作用效果相同的?学生活动:思索探讨列举实际例子:用两条细绳吊着日光灯、许多只狗拉着雪撬前进、抗洪救灾中解放军搬沙袋、打夯等。
点评:通过列举生活中的实例,进一步体会一个力可以与几个力的作用效果相同。
培育学生视察生活的实力,同时激发学生对生活的酷爱。
高中物理人教版必修一 第三章 实验:探究求合力的方法
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类型二 数据处理与分析
[典例2] 某探究小组做“验证力的平行四边形定则”的实验,将画有坐标轴(横 轴为x轴,纵轴为y轴,最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上,如图(a)所 示.将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外),另一端P位于y轴 上的A点时,橡皮筋处于原长. (1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O,此时拉力F的大小 可由测力计读出.测力计的示数如图(b)所示,F的大小为________ N.
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①用铅笔描下结点位置,记为O; ②记录两个弹簧测力计的示数F1和F2,沿每条细绳的方向用铅笔分别描出几个 点,用刻度尺把相应的点连成线; ③只用一个弹簧测力计,通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O,记录测力计 的示数F3,________________________________________________________ _______________________________________________________________; ④按照力的图示要求,作出拉力F1、F2、F3; ⑤根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F; ⑥比较________的一致程度,若有较大差异,对其原因进行分析,并作出相应 的改进后再次进行实验.
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5.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,用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出这 只弹簧测力计的拉力F′的图示. 6.比较力F′与平行四边形定则求出的合力F在大小和方向上是否相同. 7.改变两个力F1和F2的大小和夹角,再重复实验两次.
【高中物理必修1怎样求合力教学设计】高中物理合力公式
【高中物理必修1怎样求合力教学设计】高中物理合力公式《怎样求合力》是高中物理必修一的内容,下面是给大家带来的高中物理必修1怎样求合力教学设计,希望对你有帮助。
一、教学目标1.利用实验归纳法,得出互成角度的两个力的合成遵循平行四边形定则,并能初步运用平行四边形定则求合力。
2.培养动手操作能力、物理思维能力和科学态度。
二、重点与难点分析通过探索性实验,归纳出互成角度的两个力的合成遵循平行四边形定则。
三、教学器材教师用器材:平行四边形定则实验器、钩码(12个)、细线若干、弹簧秤(3只)、橡皮筋(3条)、方木板(1块)、平行四边形定则演示器(2个)、三角板(2个)。
学生用器材30套,每套包括:方木板(1块)、弹簧秤(2个)、橡皮筋(1条)、8开白纸(1张)、有刻度的三角板(2个)、记号笔(1支)、大铁夹(1个)。
四、主要教学过程1.引入教学(1)1654年,在德国的马德堡市,有人做了一个轰动一时的实验。
在实验中,把两个空心铜制半球合在一起,抽去球中的空气后,用两支马队向相反的方向拉这两个半球,结果,当两支马队各增加到8匹马时,才将它们拉开,这就是著名的马德堡半球实验。
如果用两头大象来代替两支马队,这两个半球也能被拉开,从力的作用效果上看,一头大象的拉力与8匹马的拉力是否相同?(2)将橡皮筋一端固定在M点,用互成角度的两个力F1、F2共同作用,将橡皮筋的另一端拉到O点;如果我们只用一个力,也可以将橡皮筋的另一端拉到O点。
如图1、图2所示。
F与F1、F2的共同作用效果是否相同?两把弹簧秤的拉力可由一把弹簧秤的拉力替代吗?提问:在生活中,我们还能见到哪些一个力的作用效果与两个或者更多个力作用效果相同的事例呢?总结:一个力的作用效果可以与多个力的作用效果相同,反过来,多个力的作用效果可由一个力替代。
即:当一个物体受到几个力共同作用时,如果能用另外一个力代替它们,并且它的作用效果跟原来那几个力的共同作用效果相同,那么这个力就叫做那几个力的合力,那几个力叫做这个力的分力。
高中物理-怎样求合力学案(1)
高中物理-怎样求合力学案1.知道合力与分力的概念,理解合力与分力之间的等效替代关系.(重点)2.掌握力的平行四边形定则,会用平行四边形定则求合力.(重点)3.知道共点力的概念.4.知道矢量和标量,知道矢量合成遵循的法则.一、合力与分力1.共点力几个力如果都作用在物体的同一点,或者它们的延长线都相交于一点,这几个力叫做共点力.2.合力与分力当一个物体受到几个力共同作用时,如果能用另外一个力代替它们,并且它的作用效果跟原来那几个力的共同作用效果相同,那么这个力就叫做那几个力的合力,那几个力就叫做这个力的分力.3.合力与分力的关系:等效替代关系.1.图中一个成年人或两个小孩都能提起相同质量的一桶水,这是我们常见的情景.两个小孩的合力作用效果与那个成年人相同吗?提示:力作用效果相同.二、用平行四边形定则求合力1.实验探究(1)实验依据:两个力共同作用使橡皮筋的伸长与一个力作用使橡皮筋发生的形变相同时,这一个力就是那两个力的合力.(2)实验操作:让两个测力计互成任意夹角来拉,把橡皮筋一端拉到某一位置O,再用一个测力计也把橡皮筋一端拉到同一位置.(3)数据处理:得到一组数据后,以那两个力F1、F2为邻边作平行四边形,求出对角线F,与用一个测力计拉时的拉力F′比较,发现F与F′的大小和方向相差不多,如图所示.2.平行四边形定则求两个互成角度的共点力的合力,可以用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向,这就是力的平行四边形定则.2.“合力一定大于任一分力,分力一定小于合力”的说法对吗?提示:不对,合力与分力满足的是平行四边形定则,平行四边形的边长不一定小于对角线长度.三、矢量和标量1.定义:矢量是既有大小又有方向,并且按平行四边形定则进行合成的物理量.只有大小、没有方向的物理量叫标量.2.计算:矢量的运算法则是平行四边形定则;标量的运算法则是代数法.对合力与分力的理解[学生用书P48]1.合力与分力的关系(1)等效性:合力的作用效果与分力的共同作用效果相同,它们在效果上可以相互替代.(2)同体性:各个分力是作用在同一物体上的.分力与合力指同一物体,作用在不同物体上的力不能求合力.(3)瞬时性:各个分力与合力具有瞬时对应关系,某个分力变化了,合力也同时发生变化.2.合力与分力的大小关系由平行四边形定则可知,F1、F2的夹角变化时,F的大小和方向也发生变化.(1)两分力同向时,合力最大,F max=F1+F2.(2)两力反向时,合力最小,F min=|F1-F2|,其方向与较大的一个分力相同.(3)合力的取值范围:|F1-F2|≤F≤F1+F2.(4)夹角θ越大,合力越小.(5)合力可能大于某一分力,也可能小于某一分力.关于合力与分力,下列说法正确的是( )A.合力与分力是物体同时受到的力B.合力比分力大C.合力是各分力共同作用时产生效果的等效替代D.两物体间的一对作用力和反作用力的合力为零[思路点拨] 解答此题时应注意以下关键点:(1)理解合力与分力概念时抓住“等效”“替代”四个字.(2)理解合力概念,合力不等于“力之和”,力的合成遵循平行四边形定则.(3)有相互作用力的受力物体是相互作用的两个物体.[解析] 本题从合力的施力、受力物体、大小关系、等效性、合成要求四方面分析.[答案] C(1)在力的合成中分力是实际存在的,每一个分力都有对应的施力物体,而合力没有与之对应的施力物体.(2)合力为各分力的矢量和,合力可以大于、等于、小于两个分力中的任何一个.1.关于合力与其两个分力的关系,正确的是( )A.合力的大小一定大于小的分力、小于大的分力B.合力的大小随分力夹角的增大而增大C.合力的大小一定大于任意一个分力D.合力的大小可能大于大的分力,也可能小于小的分力解析:选D.在分力大小不变的情况下,合力F随θ角的增大而减小,随θ角的减小而增大,范围是|F1-F2|≤F≤F1+F2,所以,F可以大于任一分力,也可以小于任一分力或等于某一分力.探究合力与分力关系的实验[学生用书P48] 1.同一实验中的两只弹簧测力计需先选取再用,将两只弹簧测力计钩好水平对拉,若两只弹簧测力计示数一样即可使用,检查两弹簧测力计水平放置时,指针是否指零刻度线,拉动时,弹簧及指针是否跟外壳相摩擦,这些可以减小实验的系统误差.2.施加拉力时要沿弹簧测力计轴线方向,且要注意橡皮条、弹簧测力计和细绳均不可与木板相接触,而且还要与木板保持平行.3.使用弹簧测力计提供拉力时,拉力适当地大一些,可减小相对误差,但必须兼顾合力不要过大,以免用一弹簧测力计拉橡皮条时超出量程.4.应使细绳适当长一些,这样可使弹簧测力计拉至木板边缘之外,另外在记录细绳方向时误差也小.记录细绳方向时,视线要与板面垂直,沿细线方向描出的两点,间距适当大些,撤去细线后再用直尺连线,不可事先在纸上画好结点位置和两个分力的方向.5.用两弹簧测力计拉橡皮条时,两细绳的夹角不宜太大.6.画力的图示时,应选取适当的标度,尽量使图画得大些,严格按力的图示要求和几何作图法作出合力,并且F1、F2和F′必须按同一标度画出.在“验证力的平行四边形定则”实验中,某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上,将橡皮条的一端固定在板上一点,两个细绳套系在橡皮条的另一端.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,使橡皮条伸长,结点到达纸面上某一位置,如图所示.请将以下的实验操作和处理补充完整:(1)用铅笔描下结点位置,记为O;(2)记录两个弹簧测力计的示数F1和F2,沿每条细绳(套)的方向用铅笔分别描出几个点,用刻度尺把相应的点连成线;(3)只用一个弹簧测力计,通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O,记录弹簧测力计的示数F3,________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________;(4)按照力的图示要求,作出拉力F1、F2、F3;(5)根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F;(6)比较________的一致程度,若有较大差异,对其原因进行分析,并作出相应的改进后再次进行实验.[解析] (3)沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点,用刻度尺把这些点连成直线(6)为了验证力的平行四边形定则,需比较合力F与拉力F3的一致程度.[答案] (3)见解析(6)F和F3(1)为了使两个弹簧秤的拉力的作用效果与一个弹簧秤的拉力的作用效果相同,同一实验的两次拉动过程中,结点O必须重合.(2)实验过程中两个拉力的合力是用平行四边形定则求出的,不是计算出的,故没必要使两弹簧秤之间的夹角取特殊角.2.将橡皮筋的一端固定在A点,另一端拴上两根细绳,每根细绳分别连接着一个量程为6 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.当橡皮筋的活动端拉到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)由图甲可读得两个相互垂直的拉力大小分别为________N和________N(只需读到0.1 N).(2)在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.解析:(1)读弹簧测力计示数时,应注意首先找零刻度,尤其是竖直放置的那个弹簧测力计是倒置的,它的读数是2.5 N而不是3.5 N,水平放置的弹簧测力计读数是4.0 N.(2)选取标度,作出力的图示及求得的合力如图所示.答案:(1)4.0 2.5(或2.5 4.0) (2)见解析图合力的求解方法[学生用书P49]1.图解法用图解法求作用在同一点的两个互成角度的力的合力时,程序一般是:选标度,用一个点表示物体,分别作出F1、F2的图示,如图所示;作辅助线,构成平行四边形;作出两分力所夹的平行四边形的对角线,即合力F;用刻度尺量出该对角线的长度,计算合力的大小;量出合力F与F1的夹角,表示合力的方向.2.计算法(1)两分力相互垂直:互相垂直的两个力的合成,如图甲所示.利用直角三角形知识可得:F=F21+F22,合力F与分力F1的夹角tan θ=F2F1.(2)互成角度的等大分力:夹角为θ的两个等大的力的合成,如图乙所示,作出的平行四边形为菱形,利用其对角线互相垂直的特点可得直角三角形,解直角三角形求得合力F′=2F cos θ2,合力F′与每一个分力的夹角都等于θ2.例如:夹角为120°的两个等大的力的合成,如图丙所示,F′=2F cos 120°2=F,即合力大小等于分力.(3)合力与分力垂直合力与一个分力相互垂直时力的合成,如图丁所示.利用对角线与一个分力垂直得到一个直角三角形.解直角三角形可求得合力,合力F=F22-F21,与F1的夹角为90°.3.作图法的优点是便于理解矢量的概念,形象直观,缺点是不够精确,误差较大.作图时应注意采用统一的标度,标出箭头,且实线、虚线要分明.计算法的优点是精确.应用计算法时先用平行四边形定则作图,再通过数学知识计算出合力.作图时,尽量通过添加辅助线得到一些特殊的三角形,如直角三角形、等边三角形、等腰三角形等,这样便于计算.物体受到两个力F1和F2的作用,F1=30 N,方向水平向左;F2=40 N,方向竖直向下.(1)求这两个力的合力F.(2)两个力的合力能简单理解为两力的数值之和吗?[思路点拨] 根据两分力的方向画出两分力的示意图,利用图解法或计算法求解.[解析](1)法一:作图法选取单位长度为10 N的线段为标度,则分别取3个单位长度、4个单位长度自O点引两条有向线段OF1和OF2.以OF1和OF2为两个邻边,作平行四边形如图所示,则对角线OF就是所要求的合力F.量出对角线的长度为5个单位长度.则合力的大小F=5×10 N=50 N,用量角器量出合力F与分力F1的夹角θ为53°.法二:计算法实际上是先运用数学知识,再回到物理情景.在如图所示的平行四边形中,△OFF1为直角三角形,根据直角三角形的几何关系,可以求得斜边OF的长度和OF与OF1的夹角,将其转化为物理问题,就可以求出合力F的大小和方向.则F=F21+F22=50 N,tan θ=F2F1=43,得θ=53°.(2)因为力是矢量,既有大小,又有方向,所以力的合成不能理解为简单的代数运算.[答案] (1)50 N 左下方与水平方向成53°角(2)见解析(1)在同一个图上的各个力,必须采用同一标度,并且所选力的标度的比例要适当.(2)作图法和计算法是矢量运算的通用法则,适用于任何矢量的运算.3.水平横梁一端A插在墙壁内,另一端装有一小滑轮B.一轻绳的一端C固定于墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂一质量为m=10 kg的重物,∠CBA=30°,如图所示,则滑轮受到绳子的作用力大小为(g取10 N/kg)( )A.50 NB.50 3 NC.100 ND.100 3 N解析:选C.以滑轮为研究对象,悬挂重物的绳的拉力F=mg=100 N,故小滑轮受到绳的作用力沿BC、BD方向,大小都是100 N.从图中看出∠CBD=120°,由∠CBE=∠DBE得∠CBE=∠DBE=60°,即△CBE是等边三角形,故F合=100 N.多力合成的方法[学生用书P50]1.运用平行四边形定则求合力:先求出任意两个共点力的合力,再求这个合力与第三个力的合力,直到把所有的力都合成进去,最后得到的结果就是这些力的合力.如图甲所示,已知共点力F1、F2和F3共同作用于O点,如图乙所示,先以F1、F2为邻边作平行四边形,求出F1、F2的合力F12,再以F12、F3为邻边作平行四边形,即可求出F12和F3的合力F.2.运用多边形定则求合力:多个共点力合成时,可以按照各个力的方向依次首尾相连,形成一个多边形,则由第一个力的首端(箭尾)指向最后一个力尾端(箭头)的有向线段,就表示这些共点力的合力,如图所示.这种求合力的方法,叫矢量合成的多边形定则.如果多个共点力首尾相连后恰好能构成一个封闭的多边形,则这些力的合力为0.5个力同时作用于质点m,此5个力大小和方向相当于正六边形的两条边和三条对角线,如图所示,这5个力的合力的大小为F1的( )A.3倍B.4倍C.5倍D.6倍[思路点拨] 解答本题时应明确以下两点:(1)五个力可根据特点分组合成.(2)正六边形的几何特性.[解析] 法一:巧用对角线特性如图甲所示,根据正六边形的特点及平行四边形定则知:F2与F5的合力恰好与F1重合;F3与F4的合力也恰好与F1重合;故五个力的合力大小为3F1.法二:利用对称法如图乙所示,由于对称性,F2和F3的夹角为120°,它们的大小相等,合力在其夹角的平分线上,故力F2和F3的合力F23=2F2cos 60°=2(F1 cos 60°)cos 60°=F12.同理,F4和F5的合力大小也在其角平分线上,由图中几何关系可知:F 45=2F4cos 30°=2(F1cos 30°)cos 30°=32F1.故这五个力的合力F=F1+F23+F45=3F1.[答案] A4.如图所示,在同一平面内,大小分别为1 N、2 N、3 N、4 N、5 N、6 N的六个力共同作用于一点,其合力大小为( )A.0 B.1 NC.2 N D.3 N解析:选A.先分别求1 N和4 N、2 N和5 N、3 N和6 N的合力,大小都为3 N,且三个合力互成120°角,如图所示:根据平行四边形定则知,图中三个力的合力为零,即题中所给六个力的最终合力为零,故A 正确,B、C、D错误.[随堂检测][学生用书P51]1.(多选)关于分力与合力下列说法正确的是( )A.合力和分力同时作用在同一物体上B.分力作用于物体上共同产生的效果与合力单独作用时产生的效果是相同的C.各个分力一定是同一性质的力才可以进行合成D.各个分力必须是同一个物体同一时刻受到的力才能进行力的合成解析:选BD.合力是各个分力的等效替代,二者本质是同一作用效果、两种发生原因的不同表述,并不是同时作用于物体上,A错,B正确.各个分力可以是不同性质的力,也可以是同一性质的力,C错.同一时刻同一物体受到的几个力可以合成为一个力,D正确.2.(多选)下列关于矢量和标量的说法正确的是( )A.既有大小又有方向的物理量叫矢量B.矢量的大小可以直接相加,矢量的方向应遵从平行四边形定则C.矢量求和用平行四边形定则,标量求和用代数运算法则D.只用大小就能完整描述的物理量是标量解析:选ACD.既有大小又有方向,不遵守一般的代数运算法则,则遵守特殊的运算法则,这样的物理量才叫矢量.定义中“特殊的运算法则”指的是矢量运算法则,即平行四边形定则.3.(多选)当两个力夹角为180°时,两力的合力为2 N;当这两个力的夹角为90°时,其合力为10 N,则下列说法中正确的是( )A.此合力大小的变化范围在2 N和14 N之间变化B.此合力大小的变化范围在2 N和10 N之间变化C.两力的大小分别为2 N和8 ND.两力的大小分别为6 N和8 N解析:选AD.当两力的夹角为180°时,合力大小为F=|F1-F2|;当两力夹角为90°时,合力大小为F′=F21+F22.又因为F=2 N,F′=10 N,故F1=8 N,F2=6 N,所以合力变化范围为14 N≥F≥2 N.4.水平地面上放着一个箱子,当它受到一个水平向东的16 N的拉力和一个水平向南12 N 的拉力作用时,这两个拉力的合力大小为多少?方向指向哪里?解析:因为该平行四边形为矩形,所以可用勾股定理计算出F的大小F=F21+F22=162+122 N=20 N如图所示,设合力F与向东的F1的夹角为θ,则有tan θ=F2F1=34,所以得θ=37°,即合力的方向为东偏南37°.答案:20 N 东偏南37°[课时作业][学生用书P119(单独成册)]一、单项选择题1.有两个大小相等的共点力F1和F2,当它们之间的夹角为90°时,合力为F.当它们间的夹角为120°时,合力大小为( )A.2F B.2 2 FC.32F D.2F解析:选B.F1、F2等大,当F1与F2之间的夹角为90°时,F=2F1,F1=22F.当F1与F2之间的夹角为120°时,合力的大小等于任一分力的大小.2.一个人用双手抓住单杠把自己吊起来,静止在空中,如图所示.在下列四种情况下,两臂用力最小的是( )A.当他两臂平行时B.当他两臂成60°夹角时C.当他两臂成90°夹角时D.当他两臂成120°夹角时解析:选A.两臂中拉力等大,即F1=F2,其合力大小为F=2F1cos θ2式中θ为两手臂间的夹角,且合力F=G,可见F1=F2=F2cos θ2=G2cosθ2,由此可知θ=0时,F1=F2最小,即A选项正确.3.设有三个力同时作用在质点P上,它们的大小和方向相当于正六边形两条边和一条对角线,如图所示,这三个力中最小的力的大小为F,则这三个力的合力等于()A.3F B.4FC.5F D.6F解析:选A.由图中几何关系,F3=F cos 60°+F+F cos 60°=2F,而F1与F2的夹角为120°,其大小均为F,故F1、F2的合力大小为F,且沿F3方向,因此F1、F2、F3的合力大小为3F.故选项A正确.4.某同学为了探究两个互成角度的分力的合力F随θ变化的关系,在如图所示的实验中,把E点与力的传感器相连接得到合力的大小,如图乙所示在计算机上显示了合力F与夹角θ变化的规律,已知两个分力大小恒定,则下列说法正确的是( )A.两个分力之间夹角θ越大,合力越大B.合力一定大于任何一个分力C.根据图像无法求出两个分力的大小D.这两个分力大小分别是3 N和4 N解析:选D.由图像可知,两个分力的合力随夹角的增大,先变小后变大,A错.当夹角θ=0°时,F合=7 N,有:F1+F2=7 N.当夹角θ=π时,F合′=1 N,有:F1-F2=1 N.由此得:F1=4 N、F2=3 N,故D正确,B、C均错.5.一物体受到三个共面共点力F1、F2、F3的作用,三力的矢量关系如图所示(小方格边长相等),则下列说法正确的是( )A.三力的合力有最大值F1+F2+F3,方向不确定B.三力的合力有唯一值3F3,方向与F3同向C.三力的合力有唯一值2F3,方向与F3同向D.由题给条件无法求出合力大小解析:选B.对于给定的三个共点力,其大小、方向均确定,则合力的大小唯一、方向确定,排除A、D;根据图表,可先作出F1、F2的合力,不难发现F1、F2的合力方向与F3同向,根据几何关系可求出合力大小等于3F3,B对,C错.二、多项选择题6.关于共点力,下列说法中正确的是( )A.作用在一个物体上的两个力,如果大小相等,方向相反,这两个力是共点力B.作用在一个物体上的两个力,如果是一对平衡力,则这两个力是共点力C.作用在一个物体上的几个力,如果它们的作用点在同一点上,则这几个力是共点力D.作用在一个物体上的几个力,如果各力的作用线汇交于同一点,则这几个力是共点力解析:选BCD.共点力是指几个力同时作用于物体的同一点,或者它们的作用线交于同一点,C、D对.大小相等、方向相反的两个力不一定共点,A错.一对平衡力,一定是共点力,B对.7.两个共点力F1和F2,其合力为F,则( )A.合力一定大于任一分力B.合力有可能小于某一分力C.分力F1增大,而F2不变,且它们的夹角不变时,合力F一定增大D.当两分力大小不变时,增大两分力的夹角,则合力一定减小解析:选BD.本题可采用特殊值法分析:若F1=2 N,F2=3 N,则其合力的大小范围是1 N ≤F≤5 N,故选项A错误,B正确.当F1与F2反向时,F=F2-F1=1 N,若增大F1至F1′=3 N,则F=F2-F1′=0,合力反而减小,故选项C错误.当F1至F2间夹角为0°时,合力最大,为5 N;当F1、F2间的夹角增大为180°时,合力最小为1 N,说明随着F1与F2间的夹角的增大,其合力减小,故D正确.8.两个共点力,一个力F1=40 N,另一个力为F2,它们的合力F=100 N,则F2的大小可能是( )A.20 N B.40 NC.80 N D.120 N解析:选CD.F1和F2两个力的合力范围是|F1-F2|≤F≤F1+F2,判断可知选项C、D正确.9.小娟、小明两人共提一桶水匀速前行,如图所示,已知两人手臂上的拉力大小相等且为F,两人手臂间的夹角为θ,水和水桶的总重力为G,则下列说法中正确的是( ) A.当θ为120°时,F=GB.不管θ为何值,F=G 2C.当θ=0°时,F=G 2D.θ越大时F越小解析:选AC.由力的合成可知,两分力相等时,θ=120°,F合=F分=G;当θ=0°时,F分=12F合=G2,故A、C对,B错.θ越大,在合力一定时,分力越大,故D错.三、非选择题10.某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”.弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点,手持另一端向左拉,使结点O静止在某位置.分别读出弹簧测力计A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向.(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为 N,图中A的示数为________ N.(2)下列不必要的实验要求是________.(请填写选项前对应的字母)A.应测量重物M所受的重力B.弹簧测力计应在使用前校零C.拉线方向应与木板平面平行D.改变拉力,进行多次实验,每次都要使O点静止在同一位置解析:(1)弹簧测力计读数为3.6 N,可以不估读.(2)验证力的平行四边形定则,需要分别测量各个力的大小和方向,所以A是必要的;根据仪器使用常识,弹簧测力计在使用前需校零,B 是必要的;实验中力必须在同一平面内的,C也是必要的;实验是验证三个力的关系,只要测出三个力就可以了,所以不需要固定O点位置,D选项不必要,本题应该选D.答案:(1)3.6 (2)D11.两个大小均为200 N的力,其夹角为60°,求它们的合力.(要求用两种方法)解析:法一:图解法自O引两条有向线段OA和OB,相互间的夹角为60°(用量角器画出).用单位长度表示100 N的力,则OA和OB的长度都是单位长度的2倍,作出平行四边形OACB,其对角线OC就代表两个力的合力.量得OC为单位长度的3.5倍,所以合力大小为F=3.5×100 N=350 N.用量角器量得∠AOC=30°,即合力沿两力夹角的平分线,如图甲所示.法二:计算法先画出力的平行四边形如图乙所示.由于OA=OB,因此四边形OACB是菱形,两对角线互相垂直平分,OD=1 2OC,∠AOD=30°,所以合力大小为F=FOC=2F OD=2F OA cos 30°=2×200×32N≈350 N.答案:见解析12.在电线杆的两侧常用钢丝绳把它固定在地上,如图所示.如果钢丝绳与地面的夹角∠A =∠B=60°,每条钢丝绳的拉力都是300 N,求两根钢丝绳作用在电线杆上的合力大小.解析:先画出力的平行四边形(如图),由于OA=OB,得到的是一个菱形.连结AB,两对角线互相垂直平分OD=12OC,∠AOD=30°,因为在力的平行四边形中,各线段按照同一比例表示力的大小,所以合力F=OC=2OD=2OA cos 30°=2×300×32N=300 3 N≈519.6 N.答案:519.6 N。
高中物理合力教案
高中物理合力教案
教学目标:
1.了解力的概念,理解合力的概念;
2.掌握合力的计算方法和合力的性质;
3.能够运用合力的概念解决实际问题。
教学重点:合力的概念和计算方法
教学难点:合力的应用
教学准备:黑板、彩色粉笔、教案、实验器材
教学过程:
导入:通过引入一个简单的实例,让学生了解力的概念,并引出合力的概念。
教学内容1:合力的概念
介绍合力的概念,让学生理解合力是由多个力合成而成的,可以用一个力的代替合力教学方式:讲解、示例
教学内容2:合力的计算方法
1.平行合力的合力计算方法
2.非平行合力的合力计算方法
3.用矢量法、分解力的方法计算合力
4.实例练习
教学方式:讲解、示例、练习
教学内容3:合力的性质
1.合力的大小和方向
2.合力的平衡条件
3.实例讨论
教学方式:讲解、讨论
教学内容4:合力的应用
1.运动的合力
2.物体受力的平衡条件
3.应用实例
4.实验观察
教学方式:实验、讲解、讨论
小结:通过总结本节课的内容,让学生复习和巩固所学知识。
作业布置:布置相关练习题目作为课后作业,以巩固学生所学内容。
教学反思:对本节课的教学进行反思,找出不足之处,并加以改进。
教学延伸:可根据学生的学习情况进行教学延伸,拓展相关知识点。
教学资源:相关教学资源如图片、视频等可用于辅助教学,使教学内容更加直观生动。
教学评价:在学生掌握程度和学习效果方面进行评价,了解学生对力学知识的掌握情况,为之后的教学提供参考。
高中物理必修1第3章《力的合成》教案
《力的合成》教学设计【教学目标】(一)知识与技能1、能从力作用的等效性来理解合力和分力的概念,体会等效替代的物理思想2、通过实验探究得出力的合成遵循力的平行四边形定则3、会用平行四边形定则求共点力的合力4、知道两个力合成时合力的大小与分力夹角的关系(二)过程与方法1、通过合力、分力、力的合成等概念的学习,理解等效替代的方法;2、通过对平行四边形定则的探究,感受实验探究物理规律的基本过程。
(三)情感态度与价值观通过实验探究和问题解答培养学生的科学探究能力和理论思维能力【教学重点难点】重点:力的合成法则的探究及应用难点:平行四边形定则的探究过程二力合成中合力与分力的关系【教学方法】本节课采用的教学方法为探究、讲授、讨论、练习【教学用具】多媒体课件、弹簧秤2个、磁性黑板、带磁铁的滑轮、钩码、三角板、直尺、量角器、力的合成演示器。
【教学过程】3、探究合力和分力间遵循的运算关系如何确定分力F1、F2和F合的大小?如何确定各个力的方向?为了更加精确的确定出直线的方向两点间距离选近一些的还是远一些的?利用刻度尺画出各个力的方向,为了探究合力和分力关系,所以要画出力的图示(利用量角器量出合力和分力之间的夹角)大家大家可以尝试着把F合的箭头与F1、F2的箭头相连,是否可以发现规律什么样的四边形可以有规律可循呢?个分力大小之和学生思考讨论:F1=2.5N、F22.0N、F合=3.0N数学中两点可以确定出一条直线两个点之间的距离远一些一名同学到黑板上选取标度后做出力的图示,其他同学在下面画出图示学生猜想:可以构成四边形平行四边形让学生学会确定力的大小及方向,并会画出力的图示,为探究二者的计算关系做准备引导学生明确在误差允许的范围4、多个力的合成得到的结果就是这些力的合力展到多个力合成,培养学生发散思维能力和创新能力。
这样设计强化了合成的“等效性”思想,前后呼应,有利于学生对等效思维方法的真正领悟。
教学反思学生需要通过习题多练习平行四边形定则,熟练掌握二力合成的计算方法,并明确在求解多力合成时可以利用一些规律求解使问题简单化板书设计。
力的合成高中物理教案
力的合成高中物理教案教学目标:1. 理解力的合成概念;2. 掌握力的合成的计算方法;3. 能够应用力的合成概念解决物理问题。
教学重点和难点:重点:力的合成的概念和计算方法;难点:综合运用力的合成概念解决实际问题。
教学准备:1. 教师备课:熟悉力的合成的概念和计算方法;2. 制作教学PPT;3. 准备力的合成实验器材。
教学过程:一、导入新知识(5分钟)引导学生回顾力的合成的概念和应用场景,并提出本节课的学习目标。
二、讲解力的合成(15分钟)1. 引导学生理解力的合成的概念,并通过示意图演示不同大小和方向的力合成的过程;2. 讲解力的合成的计算方法,包括力的大小和方向的计算。
三、实验操作(20分钟)1. 学生进行力的合成实验,通过实验观察和记录不同大小和方向的力合成后的结果;2. 学生根据实验结果计算力的合成的大小和方向。
四、练习与应用(15分钟)1. 学生进行力的合成练习,巩固和应用力的合成的计算方法;2. 学生讨论解决物理问题时如何应用力的合成概念。
五、总结与评价(5分钟)总结本节课的重点内容,巩固学生对力的合成的理解和掌握程度,并对学生的表现进行评价。
六、作业布置(5分钟)布置相关的作业,要求学生进一步巩固力的合成概念和计算方法,同时提醒学生及时复习。
教学反思:通过本节课的教学,学生能够理解力的合成的概念和计算方法,并能够应用力的合成概念解决实际问题。
同时,通过实验操作和练习练习,学生的动手能力和解决问题的能力也得到了提升。
在教学过程中,可以根据学生的学习情况调整教学方法,使教学更加有效。
物理新学案必修一讲义:第三章 相互作用实验:探究求合力的方法
实验:探究求合力的方法一、实验仪器方木板、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(若干)、铅笔.二、实验原理1.合力F′的确定:一个力F′的作用效果与两个共点力F1与F2共同作用的效果都是把橡皮条拉伸到某点,则F′为F1和F2的合力.2.合力理论值F的确定:根据平行四边形定则作出F1和F2的合力F的图示.3.平行四边形定则的验证:在实验误差允许的范围内,比较F′和F是否大小相等、方向相同.三、实验步骤1.在方木板上用图钉固定一张白纸,如图1甲所示,用图钉把橡皮条的一端固定在木板上A 点,在橡皮条的另一端拴上两个细绳套.图12.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将结点拉到某位置O,用铅笔描下结点的位置、细绳的方向,并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、F2为邻边画出平行四边形,并画出对角线F.4.用一个弹簧测力计把橡皮条拉到同一位置O,记下弹簧测力计的读数和细绳的方向,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.四、注意事项1.结点(1)定位O点时要力求准确;(2)同一次实验中橡皮条拉长后的O点必须保持位置不变.2.拉力(1)用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向;(2)应使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内;(3)两个分力F1、F2间的夹角θ不要太大或太小.3.作图(1)在同一次实验中,选定的比例要相同;(2)严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形,求出合力.五、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力存在会造成误差.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以及F1、F2数值太小,应用平行四边形定则作图时,都会造成偶然误差.一、实验原理及步骤例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)在做上述实验时,在水平放置的木板上用图钉固定一张白纸,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________.图2(3)在某次实验中,某同学的实验结果如图2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.答案(1)三角板橡皮条(2)①O点位置②细绳所指方向③相应弹簧测力计读数同一位置O点弹簧测力计读数和细绳方向(3)F F′F F′二、实验数据处理例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.当橡皮条的活动端拉到O点时,两根细绳相互垂直,如图3甲所示.这时弹簧测力计的读数可从图中读出.图3(1)由图可读出两个相互垂直的拉力的大小分别为________N和________N.(2)在图乙的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力.答案(1)4.00 2.50(2)见解析图解析由题图可知,竖直方向的弹簧测力计的读数为2.50 N,水平向右的弹簧测力计的读数为4.00 N.因为读数2.50 N、4.00 N均是0.50 N的整数倍,所以选方格纸中一个小方格的边长表示0.50 N,应用平行四边形定则,即可画出两个力以及它们的合力,如图所示.三、实验注意事项及误差分析例3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,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,一次是通过两细绳用两个弹簧测力计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拉橡皮条.(1)实验对两次拉伸橡皮条的要求中,下列说法正确的是________.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不同长度C.将弹簧测力计都拉伸到相同刻度D.将橡皮条和绳的结点拉到相同位置(2)同学们在操作过程中有如下讨论,其中对减小实验误差有益的说法是________.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.拉橡皮条的细绳要短些,标记同一细绳方向的两点要近些答案(1)D(2)B解析(1)该实验的关键是等效替代,故选D.1.(实验原理及步骤)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;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_____________________________.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”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.2.(实验原理及误差分析)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、细绳套、刻度尺、三角板、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(3)下面的措施中,不利于减小误差和提高实验的精度的是()A.橡皮条弹性要好,拉力要适当大些B.两个分力F1、F2间的夹角要尽可能大C.拉橡皮条时,橡皮条、细绳和弹簧测力计应平行贴近木板D.拉橡皮条的细绳要细长,描出细绳拉力方向时,要在细绳正下方,稍远的距离描点答案(1)橡皮条弹簧测力计(2)A(3)B1.在探究求合力的方法的实验中,用一只弹簧测力计拉橡皮条时要和用两只弹簧测力计拉时结点的位置重合,这样操作主要采用的科学方法是()A.控制变量的方法B.等效替代的方法C.理论推导的方法D.理想实验的方法答案 B解析本实验中两个拉力的作用效果和一个拉力的作用效果相同,采用的科学方法是等效替代法.2.(2018·温州市九校上学期期末)在“探究求合力的方法”的实验中图1(1)该实验中某弹簧测力计显示的读数如图1所示,其大小是________N.(2)实验中,在用两个弹簧测力计成一定角度拉橡皮条时,必须记录的有________.A.两细绳的方向B.橡皮条的原长C.两弹簧测力计的示数D.结点O的位置答案(1)4.2(2)ACD3.(2018·宁波市第一学期期末)如图2所示,某同学利用重物和弹簧测力计等实验装置做“探究求合力的方法”实验.弹簧测力计B挂于竖直木板上的固定的C处.图2第一步:用细线挂一重物M,弹簧测力计挂钩拉着两绳套,用一只手持弹簧测力计A拉结点O,分别读出弹簧测力计A和B的示数F A和F B,并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向.第二步:用一个弹簧测力计测出重物M重力的大小计作F.(1)本实验中的弹簧测力计示数的单位为N,图中B的示数为________N.(2)利用力的图示来探究求合力的方法时,应过O点作出________(填“竖直向上”或“竖直向下”)的F来表示A和B两弹簧测力计的合力.答案(1)3.45(2)竖直向上解析(1)弹簧测力计的分度值为0.1 N,读数时要求估读到分度值的下一位,所以题图中B 的示数为3.45 N;(2)以结点O为研究对象进行受力分析,受A和B两弹簧测力计的拉力和M的拉力,所以A和B两弹簧测力计的合力与M的重力大小相等,方向相反,故利用力的图示来探究求合力的方法时,应过O点作出竖直向上的F来表示A和B两弹簧测力计的合力.4.某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,将画有坐标轴(横轴为x轴,纵轴为y 轴,最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上,如图3(a)所示.将橡皮筋的一端Q固定在y 轴上的B点(位于图示部分之外),另一端P位于y轴上的A点时,橡皮筋处于原长.(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O,此时拉力F的大小可由测力计读出.测力计的示数如图(b)所示,F的大小为________N.(2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋P端回到A点;现使用两个测力计同时拉橡皮筋,再次将P端拉至O点.此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向,由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1=4.2 N和F2=5.6 N.①用5 mm长度的线段表示1 N的力,以O为作用点,在图(a)中画出力F1、F2的图示,然后按平行四边形定则画出它们的合力F合;图3②F合的大小为________N,F合与拉力F的夹角的正切值为________.若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内,则该实验验证了力的平行四边形定则.答案(1)4.0 N(2)①见解析图②4.00.05解析(1)由题图(b)可知,F的大小为4.0 N(2)①画出力F1、F2的图示,如图所示②用刻度尺量出F合的线段长约为20 mm,所以F合大小为4.0 N,F合与拉力F的夹角的正切值为tan α=0.05.5.小明通过实验探究求合力的方法:(1)实验所用的一只弹簧测力计如图4甲所示,在用它测力前应对它进行的操作是____________.图4(2)在测出F1、F2和对应的合力F后,他在纸上画出了F1、F2的图示,如图乙所示.请你帮助他在图中画出合力F的图示.(测得F=4.9 N,图中a、b为记录F方向的两点)(3)小明用虚线把F的箭头末端分别与F1、F2的箭头末端连接起来;观察图形后,他觉得所画的图形很像平行四边形.至此,为正确得出求合力的一般方法,你认为小明接下来应该做些什么?(写出两点即可)①________________________________________________________________________.②________________________________________________________________________.答案(1)调零(2)见解析图(3)①验证该图形基本就是平行四边形;②得出求合力的一般方法;③改变F1、F2的大小和方向,重复上述实验,验证猜想;④与同学交流,得出合理结论(任选其二)解析(1)该实验所用弹簧测力计开始时指针不在零位置,故在用它测力前应对它进行的操作是调零.(2)根据力的三要素作出合力F的图示如图所示:(3)根据所画的图形很像平行四边形这一事实,小明接下来应该做以下事情:①验证该图形基本就是平行四边形;②得出求合力的一般方法;③改变F1、F2的大小和方向,重复上述实验,验证猜想;④与同学交流,得出合理结论.。
课件:探究求合力的方法
练习题: 练习题:
45N,方向水平向右。 力F1=45N,方向水平向右。力F2 60N,方向竖直向上 方向竖直向上。 =60N,方向竖直向上。通过作图法求 这两个力的合力F的大小和方向。 这两个力的合力F的大小和方向。 解:选取某一标度,如10mm长的 选取某一标度, 10mm长的 线段表示15N的力, 15N的力 线段表示15N的力,作出力的平行四边 形如图所示,表示F1 F1的线段长期 形如图所示,表示F1的线段长期 30mm,表示F2的线段长期40mm F2的线段长期40mm。 30mm,表示F2的线段长期40mm。 用刻度尺测得表示F的线段长50mm 用刻度尺测得表示F的线段长50mm 合力大小: 合力大小: F=15 N × (50/10)=75N 合力方向:用量角器量得F F1的 合力方向:用量角器量得F与F1的 夹角为53 或与水平方向成53 53° 53° 夹角为53°或与水平方向成53°
记下结点O的位置和细绳拉力的方向: 记下结点O的位置和细绳拉力的方向:
实验过程与方法: 实验过程与方法:
记录弹簧测力计上两个力F 的示数: 记录弹簧测力计上两个力F1 、F2的示数:
实验过程与方法: 实验过程与方法:
用一只测力计把橡皮筋的结点拉长到O点:
实验过程与方法: 实验过程与方法:
用铅笔描下细绳的方向,记录测力计的示数: 用铅笔描下细绳的方向,记录测力计的示数:
实验数据记录与处理: 实验数据记录与处理:
项目 分力 F1 (牛) 次数 牛 1 2 3 用一个测力 分力 计直接测出 F2 的合力F 的合力 (牛) 牛 (牛)
结论
结论: 结论: 结论: 结论:
F1
F合
O
·
F2
两个力合力时, 两个力合力时,以表示这两个力的线段 为邻边作平行四边形, 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 就代表合力的大小和方向, 对角线就代表合力的大小和方向,这个法 则叫做力的平行四边形定则 平行四边形定则。 则叫做力的平行四边形定则。
《力的合成和分解》 教学设计【人教版高中物理必修1(新课标)】
《力的合成和分解》教学设计教学目标1.知道合力与分力的概念,理解等效替代的思想。
2.通过探究实验,得出互成角度的两个力的合成遵循平行四边形定则,进一步感悟等效替代的思想方法。
3.掌握力的合成是遵循平行四边形定则的,会用力的平行四边形定则进行力的合成。
4.合力与分力之间夹角的关系。
教学重点及难点教学重点:通过实验归纳出力的平行四边形定则。
教学难点:如何探究实验并归纳平行四边形定则。
课前准备多媒体课件、多媒体仪器,白板,橡皮筋,细线,弹簧秤,直尺,三角板,水写笔。
教学过程一、引入新课《曹冲称象》是人人皆知的历史故事。
设问:曹冲是怎样“称出”大象的重量的?采用的是什么方法?回答:利用石头代替大象,然后称出石头的重量就知道大象的重量了。
采用的是等效替代的方法。
思考:我们日常生活中还有哪些也是利用了这种替代的关系?学生自由发挥,点出日常生活中的替代关系。
同时,PPT上投出小孩提水和成人提水的画面。
二、讲授新课(一)合力与分力以小孩和大人提水、人和大象拉木材、两根绳子和一根绳子吊着灯泡为例,讲述这些情况下,用一个力代替了几个力。
请同学们自己总结合力与分力的定义,教师加以指导。
假设一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同,这个力就叫作那几个力的合力。
假设几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效果相同,这几个力就叫作那个力的分力。
问:合力与分力之间是什么样的关系?(等效替代)合力与分力之间到底有什么关系?这里就要牵扯到一个问题:力的合成求几个力的合力的过程叫作力的合成。
求一个力的分力的过程叫作力的分解。
当两个分力在同一条直线上时,应该用哪一个力来代替它们?同一直线上二力合成的方法:直接相加减(同向相加,反向相减)。
(二)力的合成和分解若两个分力不在同一直线上呢?1.探究求合力的方法力的合成到底遵循什么样的规律,我们可以通过实验来研究这个问题。
首先,如何确定两个力的作用效果相同?再如何确定两个分力的大小、方向?然后怎样研究合力与两个分力的大小、方向的关系?(以吊灯为例)启发学生回答。
高中物理_探究求合力的方法教学设计学情分析教材分析课后反思
课标分析本节课是第3章《相互作用》中的第4节力的合成的重点知识,也是高中实验的重点之一。
高一学生刚接触矢量,对矢量的运算没有任何感性认识,没有任何生活经验可以借鉴,他们习惯的是仅有大小没有方向的,如质量、体积等物理量之间的代数运算。
对高一学生来说,力的合成法则是一个难关,而一旦过了这个坎,则是学生对矢量学习在认识上的一次质的飞跃。
因此,本节课的实验部分就显得尤为重要,完全有必要独立出来作为一节重要的探究实验课,让学生合作学习,探究出力的合成应该满足的法则,加深学生的理解。
同时,本节课作为本章的过渡升华课程,是对前三节课(重力、弹力、摩擦力)的再提升,把重力、弹力、摩擦力统一起来,从而对某个物体进行受力分析,判断其受力情况,并求其合力,为后面的平衡态及牛顿运动定律做好铺垫,为后面的知识做好过渡。
因此本节课的重点(力的合成法则)就显得更加重要。
因此本节课的教学目标可以确定为:(1)从力的作用效果出发研究合力与分力的关系;(2)通过探究实验得出力的平行四边形定则(3)体会等效的思想方法,参与实验探究力的合成法则的过程,体会实验归纳的方法;(4)体会在科学探究中既要有大胆猜想,也要严谨求证。
教材分析本节教材选自人民教育出版社普通高中课程标准实验教科书《物理1》(必修)第3章第4节。
本节课研究的是力的等效关系,依据“等效替代”的思想进行试验,从实验中归纳出力的平行四边形定则,重点在于实验。
“等效替代”的方法是高中物理学习中的一个非常重要的试验方法,它能使一些繁难的问题处理起来简单化,能使一些不能直接处理的问题可以简单的直接处理。
在前面学习力的图示,弹力、摩擦力等相关力学知识的基础上,通过实验研究力的合成。
力的合成是解决力学的基础和工具,力的合成如果没有学好,在后续课的学习中,对牛顿第二定律、物体平衡、运动的合成与分解、动能定理等的理解和应用都会感到困难。
如果力的合成的平行四边形法则掌握不好,后续课程中的有关物理量的合成就会出现困难。
高中物理合力课程教案模板
#### 一、课程基本信息课程名称:高中物理——合力授课年级:高一授课时间: 2课时教材版本:人教版高中物理必修一#### 二、教学目标知识与技能目标:1. 理解合力的概念,掌握合力的形成条件。
2. 掌握力的平行四边形定则,并能运用该定则进行力的合成。
3. 学会用图示法表示力的合成过程,并能分析合力的变化情况。
能力目标:1. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
2. 提高学生的动手操作能力和实验探究能力。
情感目标:1. 激发学生对物理学科的兴趣,培养学生科学探究的精神。
2. 增强学生的合作意识和团队精神。
#### 三、教学重点与难点教学重点:1. 力的平行四边形定则的应用。
2. 合力的图示表示与分析。
教学难点:1. 理解并运用力的平行四边形定则进行力的合成。
2. 分析合力的变化规律,并能判断合力的范围。
#### 四、教学过程第一课时一、导入新课1. 回顾力的基本概念,引导学生思考如何表示多个力的共同作用。
2. 引入合力的概念,提出本节课的学习目标。
二、讲授新课1. 讲解合力的定义,阐述合力的形成条件。
2. 介绍力的平行四边形定则,通过实际案例说明定则的应用。
3. 讲解图示法表示力的合成过程,引导学生进行力的图示练习。
三、课堂练习1. 分组讨论,运用平行四边形定则进行力的合成。
2. 学生展示解题过程,教师点评并总结。
四、课堂小结1. 回顾本节课所学内容,强调重点和难点。
2. 布置课后作业,巩固所学知识。
第二课时一、复习导入1. 回顾上节课所学内容,提问学生关于合力和平行四边形定则的理解。
2. 引入本节课的学习内容。
二、深化讲解1. 讲解合力的变化规律,分析合力随夹角变化的情况。
2. 通过实例讲解如何判断合力的范围。
三、课堂练习1. 学生独立完成练习题,巩固合力的变化规律。
2. 学生展示解题过程,教师点评并总结。
四、课堂小结1. 回顾本节课所学内容,强调合力的变化规律和范围判断。
2. 布置课后作业,巩固所学知识。
高中物理第三章相互作用实验:探究求合力的方法学案新人教版必修1
实验:探究求合力的方法[学科素养与目标要求]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.进一步练习使用作图法求两个共点力的合力.一、实验仪器方木板、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(若干)、铅笔.二、实验原理1.合力F′的确定:一个力F′的作用效果与两个共点力F1与F2共同作用的效果都是把橡皮条拉伸到某点,则F′为F1和F2的合力.2.合力理论值F的确定:根据平行四边形定则作出F1和F2的合力F的图示,求出合力的理论值F.3.平行四边形定则的验证:在实验误差允许的范围内,比较F′和F是否大小相等、方向相同.三、实验步骤1.在方木板上用图钉固定一张白纸,如图1甲所示,用图钉把橡皮条的一端固定在木板上A 点,在橡皮条的另一端拴上两个细绳套.图12.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将结点拉到某位置O,用铅笔描下结点O的位置和细绳的方向,并记录两弹簧测力计的读数.3.用一个弹簧测力计拉橡皮条,将结点拉到同一位置O,记下弹簧测力计的读数和细绳的方向.4.如图乙所示,按适当的比例作出用两个弹簧测力计拉时的拉力F1和F2的图示以及用一个弹簧测力计拉时的拉力F′的图示,利用刻度尺和三角板,以F1、F2为邻边画出平行四边形,并画出对角线F.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.四、注意事项1.结点(1)定位O点时要力求准确;(2)同一次实验中橡皮条拉长后的O点必须保持位置不变.2.拉力(1)用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向;(2)应使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内;(3)两个分力F1、F2间的夹角θ不要太大或太小.3.作图(1)在同一次实验中,选定的比例要相同;(2)严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形,求出合力.五、误差分析1.弹簧测力计使用前没调零会造成误差.2.实验时,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力存在会造成误差.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以及F1、F2数值太小,应用平行四边形定则作图时,都会造成偶然误差.一、实验原理及操作例1 (2019·济南一中期中)在“探究求合力的方法”的实验中,需要将橡皮条的一端固定在水平木板上,先用一个弹簧测力计拉橡皮条的另一端到某一点并记下该点的位置O;再将橡皮条的另一端系两根细绳,细绳的另一端都有绳套,用两个弹簧测力计分别钩住绳套,并互成角度地拉橡皮条.(1)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D.在用两个弹簧测力计同时拉细绳时要注意两个弹簧测力计的读数相等E.在用两个弹簧测力计同时拉细绳时必须将橡皮条的另一端拉到位置O其中正确的是________.(填入相应的字母)(2)“验证力的平行四边形定则”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.图2①图乙中的F与F′两力中,方向一定沿AO方向是________.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.建立物理模型法答案(1)CE (2)①F′②B二、实验数据处理例2 (2017·全国卷Ⅲ)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,将画有坐标轴(横轴为x轴,纵轴为y轴,最小刻度表示1mm)的纸贴在水平桌面上,如图3(a)所示.将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外),另一端P位于y轴上的A点时,橡皮筋处于原长.(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O,此时拉力F的大小可由测力计读出.测力计的示数如图(b)所示,F的大小为________N.(2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋P端回到A点;现使用两个测力计同时拉橡皮筋,再次将P端拉至O点.此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向,由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1=4.2N和F2=5.6N.(ⅰ)用5mm长度的线段表示1N的力,以O点为作用点,在图(a)中画出力F1、F2的图示,然后按平行四边形定则画出它们的合力F合;图3(ⅱ)F合的大小为________N,F合与拉力F的夹角的正切值为________.若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内,则该实验验证了力的平行四边形定则.答案(1)4.0 (2)(ⅰ)见解析图(ⅱ)4.00.05解析(1)由图(b)可知,F的大小为4.0N.(2)(ⅰ)F1长度为21mm,F2长度为28mm,画出力F1、F2的图示,如图所示.(ⅱ)用刻度尺量出F合的线段长约为20mm,所以F合大小为4.0N,量出合力箭头处到y轴的距离和所作合力在y轴投影的长度,则F合与拉力F的夹角的正切值为0.05.三、实验创新例3 有同学利用如图4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F T OA、F T OB和F T OC,回答下列问题:图4(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=4B.钩码的个数N1=N3=3,N2=4C.钩码的个数N1=N2=N3=4D.钩码的个数N1=3,N2=4,N3=5(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三段绳子的方向和钩码个数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5中________(选填“甲”或“乙”)是正确的.图5答案(1)BCD (2)A (3)甲解析(1)对O点受力分析如图所示,OA、OB、OC分别表示F T OA、F T OB、F T OC的大小,由于结点在三个共点力的作用下处于平衡状态,所以F T OA、F T OB的合力大小等于F T OC,且|F T OA-F T OB|<F T OC<F T OA +F T OB,故B、C、D能完成实验.(2)为探究求合力的方法,必须作受力图,所以先明确受力点,其次要作出力的方向并读出力的大小,最后作出力的图示.因此应从力的三要素角度出发,要标记结点O的位置并记录钩码的个数和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,故题图甲符合实际,题图乙不符合实际.1.在做“探究求合力的方法”的实验中,以下说法中正确的是( )A.用两只弹簧测力计拉橡皮条时,两细绳之间的夹角必须为90°,以便求出合力的大小B.用两只弹簧测力计拉橡皮条时,结点的位置必须与用一只弹簧测力计拉时结点的位置重合C.若用两只弹簧测力计拉时合力F的图示与用一只弹簧测力计拉时拉力F′的图示不完全重合,说明力的合成的平行四边形定则不一定是普遍成立的D.同一实验过程中,结点O的位置允许变动答案 B解析两只弹簧测力计拉橡皮条时,细绳之间的夹角是任意的,不需要计算,可以用弹簧测力计和量角器测量力的大小和方向,A错误;前后两次结点的位置相同,力的作用效果才相同,B正确,D错误;由于测量和作图存在误差,F′和F不一定完全重合,实验可以证明,在误差允许的范围内,平行四边形定则总是成立的,C错误.2.(2019·华中师大一附中期中)在“探究共点力合成的规律”的实验中,某同学的实验情况如图6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与OC为细绳,OB 绳的拉力为F1,OC绳的拉力为F2,则下列说法中正确的是( )图6A.若每次都把结点O拉至同一位置,且保持F1的方向不变,增大F1,则F2一定减小B.若每次都把结点O拉至同一位置,且保持F1的方向不变,增大F1,则F2一定增大C.在实验中,应使拉力沿弹簧的轴线方向,橡皮条、弹簧测力计和细绳套应位于与纸面平行的同一平面内D.实验中需要使用量角器测量两个分力之间的夹角答案 C解析根据平行四边形定则可知,若开始时F2与F1夹角为锐角,则每次都把结点O拉至同一位置,且保持F1的方向不变,增大F1,则F2先减小后增大,选项A、B错误;在实验中,应使拉力沿弹簧的轴线方向,橡皮条、弹簧测力计和细绳套应位于与纸面平行的同一平面内,选项C正确;实验中不需要使用量角器测量两个分力之间的夹角,选项D错误.3.(2019·泰安一中期中)在“探究求合力的方法”的实验中,某同学的实验情况如图7甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳.图乙是在白纸上根据实验结果画出的图.图7(1)图甲中与B相连的弹簧测力计的示数为________N.(2)图乙中一定沿着AO方向的力是________(选填“F”或“F′”).(3)关于本实验,下列说法正确的是________.A.两细绳必须等长B.弹簧测力计、细绳、橡皮筋都应与木板平行C.两次拉伸橡皮筋,只要使橡皮筋伸长到相同长度即可D.拉橡皮筋的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要适当远些答案(1)3.70 (2)F′(3)BD解析(1)由题图甲知1N之间有10小格,一个小格代表0.1N,所以弹簧测力计的示数为3.70N;(2)F是通过作图的方法得到的合力的理论值,而F′是通过一个弹簧测力计沿AO方向拉橡皮筋,使橡皮筋伸长到同一点,即使得一个弹簧测力计的拉力与两个弹簧测力计的拉力效果相同时,测量出的合力,故方向一定沿AO方向的是F′,由于误差的存在,F和F′方向并不重合;(3)通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮筋时,并不要求两细绳必须等长,故A 错误;测量力的实验要求尽量准确,为了减小实验中因摩擦造成的误差,操作中要求弹簧测力计、细绳、橡皮筋都应与木板平行,故B正确;本实验采用“等效法”,为了使两次拉伸橡皮筋的效果相同,要求两次拉橡皮筋时必须将其结点拉至同一个位置,即沿同一个方向拉伸相同的长度,故C错误;弹簧测力计标记同一细绳方向的两点适当远些,作图时产生的角度误差会减小,故D正确.4.某研究小组做“验证力的平行四边形定则”的实验,所用器材有:方木板一块、白纸、量程为0~5N的弹簧测力计两个、橡皮条(带两个较长的细绳套)、刻度尺、图钉(若干个).(1)具体操作前,同学们提出了如下关于实验操作的建议,其中正确的是________.A.橡皮条应和两绳套夹角平分线在一条直线上B.重复实验再次进行验证时,结点O的位置可以与前一次不同C.使用弹簧测力计时,施力方向应沿弹簧测力计轴线;读数时视线正对弹簧测力计刻度D.用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个弹簧测力计时的拉力(2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验,白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点,如下图所示.其中对于提高实验精度最有利的是________.答案(1)BC (2)B5.某同学用如图8所示的实验装置来探究求合力的方法.弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点,手持另一端向左拉,使结点O静止在某位置.分别读出弹簧测力计A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和细线方向.图8(1)图中A的示数为________N.(2)下列不必要的实验要求是________.A.测量重物M所受的重力B.弹簧测力计应在使用前校零C.拉线方向应与木板平面平行D.改变拉力,进行多次实验,每次都要使O点静止在同一位置(3)某次实验中,该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程,请您提出两个解决办法.答案(1)3.6 (2)D (3)①改变弹簧测力计B拉力的方向和大小;②减小重物M的质量;③将A更换成量程较大的弹簧测力计(任选其二).解析(1)由题图可知弹簧测力计分度值为0.2N,故其示数为3.6N;(2)因为只要O点受力平衡,三个力的合力为零即可,没有必要每次实验都要使O点静止在同一位置,故选D;(3)减小重物M的质量,以及将A更换成量程较大的弹簧测力计或改变弹簧测力计B拉力的方向和大小,都可使弹簧测力计A的读数减小.。
2015-2016学年高一物理人教版必修1配套学案:第三章 第7讲 实验:探究求合力的方法
第7讲实验:探究求合力的方法[目标定位] 1.练习用作图法求两个力的合力.2.验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则.1.实验原理:一个力F的作用效果与两个共点力F1和F2的共同作用效果都是把橡皮条结点拉伸到某点,则F为F1和F2的合力,作出F的图示,再根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F′的图示,比较F′与F在实验误差允许范围内是否大小相等、方向相同,即得到互成角度的两个力合成是否遵循平行四边形定则.想一想:每次实验都必须保证结点拉伸到的位置不变,这样做的目的是什么?答案为了使合力的作用效果与两个分力共同作用的效果相同.2.实验器材:方木板、白纸、图钉若干、细芯铅笔、橡皮条一段、细绳套两个、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺.一、实验步骤1.在方木板上用图钉固定一张白纸,如图1甲所示,用图钉把橡皮条的一端固定在木板上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绳套,互成角度地拉橡皮条将结点拉到某位置O,用铅笔描下结点的位置、细绳的方向,并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、F2为邻边画出平行四边形,并画出对角线F′.图14.用一个弹簧测力计把橡皮条拉到同一位置O,记下弹簧测力计的读数和细绳的方向,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.二、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力存在会造成误差.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.三、注意事项1.结点(1)定位结点时要力求准确;(2)同一次实验中橡皮条结点位置必须保持不变.2.拉力(1)用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向;(2)应使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内;(3)两个分力F1、F2间的夹角不要太大或太小.3.作图(1)在同一次实验中,选定的比例要相同;(2)严格按力的图示要求和作图法作出平行四边形,求出合力.图2例1如图2所示是甲、乙两位同学在“探究求合力的方法”的实验中所得到的实验结果,若用F表示两个分力F1、F2的合力,用F′表示F1和F2的等效力,则可以判断________(填“甲”或“乙”)同学的实验结果是符合事实的.解析由题可知,F为F1和F2通过平行四边形定则所得的合力,而F′是F1和F2的等效力,即用一只弹簧测力计拉橡皮条时的拉力,显然F′的方向应在橡皮条的方向上,故甲同学的实验结果是符合事实的.答案甲借题发挥理解实验原理是做好实验的关键,实验器材的选择、实验方案的设计、实验步骤的安排、实验误差的分析等都必须依据实验原理来进行.例2在“探究求合力的方法”实验中,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,另一端绑上两根细线.B.在其中一根细线挂上5个质量相等的钩码,使橡皮条拉伸,如图3甲所示,记录:______、______、______.C.将钩码取下,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______________、______________.图3答案步骤B:钩码个数(或细线拉力)橡皮条与细线结点的位置O细线的方向(能反映细线方向的其他记录也可以)步骤C:橡皮条与细线结点的位置与步骤B中结点O的位置重合钩码个数(或细线拉力)对应的细线方向例3某同学用如图4甲所示的装置探究求合力的方法.将一木板(图中未画出)竖直放置与铁架台和轻弹簧所在平面平行.其部分实验操作如下,请完成下列相关内容:(1)如图甲,在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O;(2)卸下钩码然后将两细绳套系在弹簧下端,用两弹簧测力计将弹簧末端拉到同一位置O,记录细绳套AO、BO的________及两弹簧测力计相应的读数.图乙中B弹簧测力计的读数为________N;(3)该同学在坐标纸上画出两弹簧测力计拉力F A、F B的大小和方向如图丙所示,请在图丙中作出F A、F B的合力F′;(4)已知钩码的重力,可得弹簧所受的拉力F如图丙所示,观察比较F和F′,得出结论:________________.图4答案(2)方向11.40(3)如图所示(4)在实验误差允许范围内F和F′相等.1.在“探究求合力的方法”实验中,(1)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(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解析(1)实验中,因为用两只弹簧测力计和一只弹簧测力计都把结点拉到同一点,即橡皮条的伸长量相同,所以采用的科学方法是等效替代法,B正确.(2)要使每次合力与分力产生相同的效果,必须每次将橡皮条拉到同样的位置,A正确.答案(1) B(2)A2.如图5甲所示,在竖直平面内,将小圆环挂在橡皮条的下端.用两个弹簧测力计拉小圆环到O点,小圆环受到作用力F1、F2和橡皮条的拉力F0,如图乙所示.图5(1)图乙中,此时要记录下拉力F1、F2的大小,并在白纸上记下__________,以及O点的位置;(2)实验中,不必要的是()A.选用轻质小圆环B.弹簧测力计在使用前应校零C.撤去F1、F2,改用一个弹簧测力计拉小圆环,仍使它处于O点D.用两个弹簧测力计拉小圆环时,要保持两弹簧测力计相互垂直(3)图丙中F′是用一个弹簧测力计拉小圆环时,在白纸上根据实验结果画出的图示.F与F′中,方向一定沿GO方向的是____________.解析(1)力是矢量,既有大小,又有方向,因此除了需要记录拉力F1、F2的大小,还要记录这两个力的方向;(2)本实验的目的是探究求合力的方法,因此应选择任意情况下的两个力与合力的关系,D错误;选用轻质小圆环是为了减小水平方向偏移的误差,合力与分力之间是等效替代的关系,撤去F1、F2,改用一个力拉小圆环,仍使它处于O点,以确保等效,弹簧测力计在使用前校零是为了使力的大小读数准确,A、B、C是必要的.(3)当用一个弹簧测力计拉小圆环时,因圆环为轻质小圆环,故弹簧测力计的拉力与橡皮条的拉力平衡,其方向一定与橡皮条的拉力方向相反,即一定沿GO方向的是F′.答案(1)两个力的方向(2)D(3)F′(时间:60分钟)1.在做“探究求合的方法”的实验时,先用两个弹簧测力计拉橡皮条,再用一个弹簧测力计拉橡皮条,两次须使橡皮条的结点达到同一位置,这样做是为了()A.便于测量力的大小B.使两个分力和它的合力产生相同的效果C.使两个分力和它的合力有相同的作用点D.便于画出分力与合力的方向解析两次使橡皮条沿同一方向伸长相同的长度,表明第一次对橡皮条所加的两个力与第二次对橡皮条所加的一个力是等效力,其次,本实验是共点的两个力的合成,所以拉到同一位置也满足了共点的条件,故选B、C.答案BC2.图1甲为“探究求合力的方法”的实验装置.图1(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的位置不能变化B.用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.答案(1)AC(2)4.003.在“探究求合力的方法”实验中,先将橡皮条的一端固定在水平木板上,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,一次是通过两细绳用两个弹簧测力计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拉橡皮条.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解析B做法能保证分力与合力在同一平面内,减小了作图误差;D做法能保证分力的方向测量更准确,减少了测量误差.实验时两细绳不必等长,两弹簧测力计的示数也不一定要求相差较大,所以B、D正确.答案BD4.在做“探究求合力的方法”的实验中,在水平放置的木板上垫一张白纸,把橡皮条的一端固定在A点上,另一端连接两根细绳,然后通过细绳用两个互成角度的弹簧测力计拉橡皮条,使橡皮条伸长到某一点O,此时需记录下:(1)________________________________________________________________________;(2)________________________________________________________________________;(3)________________________________________________________________________.然后改用一个弹簧测力计把橡皮条拉到O点后再记录下:(4)________________________________________________________________________;(5)________________________________________________________________________.如图2所示,是该同学完成“探究求合力的方法”实验操作后得到的数据图,请选好比例在方框中作图完成该同学未完成的实验数据处理.图2解析作图时要以O点为起点作F1、F2、F′的图示,且要按同一比例;要用三角板和刻度尺规范地作出平行四边形.答案(1)两弹簧测力计的读数(2)结点O的位置(3)两细绳的方向(4)弹簧测力计的读数(5)细绳的方向实验数据处理如图所示5.“探究求合力的方法”的实验情况如图3甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳.图乙是在白纸上根据实验结果画出的图.图3(1)图乙中的F与F′两力中,方向一定沿AO方向的是____________.(2)在此实验中,假如F1的大小及方向确定,那么为了使橡皮筋仍然伸长到O点,对F2来说,下面几种说法中正确的是()A.F2可以有多个方向B.F2的方向和大小可以有多个值C.F2的方向和大小都是唯一确定值D.F2的方向是唯一的,但大小可有多个值解析(1)由题图乙可知:力F是由作图得出的,F′就是实际的将橡皮筋拉至O点的合力,故沿OA方向的一定是F′.(2)由平行四边形定则可知当合力的大小和方向及其中一个分力的大小和方向确定时,另一个分力的大小和方向也确定,故C正确.答案(1) F′(2)C6.某同学用如图4所示的实验装置来探究求合力的方法.弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于结点O,手持另一端使结点O静止在某位置.分别读出弹簧测力计A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录结点O的位置和拉线的方向.图4(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N,图中的示数为________N.(2)下列一些做法中,哪些是该实验中必须的实验要求____________.(请填写选项前对应的字母)A.实验中必须保证OB水平B.应测量重物M所受的重力C.拉线方向应与木板平面平行D.改变拉力,进行多次实验,每次都要使结点O静止在同一位置E.改变拉力,进行多次实验,每次都要使AO与OB的夹角不变(3)某次实验中,该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程,请你提出两个解决办法.①________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________;②________________________________________________________________________________________________________________________________________________.解析(1)弹簧测力计的最小刻度是0.2N,读出弹簧测力计示数为3.60N.(2)实验时对力的方向没有具体要求,所以OB不一定要沿水平方向,A错误;重物的重力是合力,需要知道合力的大小和方向,所以应测量重物的重力,B正确;拉线的方向应与木板平面平行,投影到板上的力的方向误差小,C正确;改变拉力后,进行多次实验,只需要每次都记下结点O的位置即可,D错误;改变拉力后进行多次实验,AO与OB的夹角不能太大,也不能太小,夹角可以变化,E错误.(3)弹簧测力计A的指针稍稍超出量程,可以采用的措施是:①将A更换成较大量程的弹簧测力计;②减小两弹簧测力计拉力间的夹角;③减小重物M的质量.答案(1)3.60(2)BC(3)①将A更换成较大量程的弹簧测力计②减小重物M的质量7.将橡皮筋的一端固定在A点,另一端拴上两根细绳,每根细绳分别连着一个量程为5N、最小刻度为0.1N的弹簧测力计.沿着两个不同的方向拉弹簧测力计,当橡皮筋的活动端拉到O点时,两根细绳相互垂直,如图5所示.这时弹簧测力计的读数可从图中读出.图5图6(1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为________N和________N.(只需读到0.1N)(2)在图6方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力.解析(1)弹簧测力计的读数分别是2.5N,4.0N.(2)如图所示.根据测量结果,每小格代表0.5N,将保证力的图示较准确,若每小格代表1N,则2.5N的力表达上容易造成误差,在确定合力大小时,容易造成较大误差.力的图示应有刻度、箭头.答案(1)2.5 4.0(2)见解析图。
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专题3.2探究求合力的方法
一、目标
⑴体会探究问题的方法和过程
⑵从实验中得到用平行四边形定求合力的方法
二、知识点
实验步骤:
1、在桌上平放一个方木板,在方木板上铺上一张白纸,用图钉把白纸固定好。
2、用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的A 点(A 点的位置应该靠近顶端中点),在橡皮筋的另外一端拴上两条细绳,细绳的另外一端是绳套。
3、用弹簧秤分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮筋,使橡皮筋伸长,结点达到某一位置O 。
4、用铅笔记下O 的位置和两条细绳的方向,分别读出两只弹簧秤的示数(在同一条件下)。
5、用铅笔和三角板在白纸上从O 点沿着两绳的方向画直线,按照一定的标度作出两个力F 1和F 2的图示。
6、只用一只弹簧秤,通过细绳把橡皮筋的结点拉到相同的位置O 点,读出弹簧秤的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力F 的图示。
7、探究这三个力的大小及方向的关系。
注意事项:
1、同一实验中的两只弹簧秤的选取方法是:将两只弹簧秤勾好后对拉,若两只弹簧秤在拉的过程中,读数相同,则可选。
使用时弹簧秤与板面平行...........。
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。
4、在同一次实验中,橡皮条拉长的结点................O .位置一定要相同.......。
5、由作图法得到的F 和实际测量得到的F ’,因为实验误差而不可能完全符合。
课堂练习
1、关于“探究求合力的方法”实验,下列说法正确的是 ( )
(A )实验中不必记录合力的大小和方向
(B )实验中不必记录两分力的大小;
(C)实验中必须记录橡皮条端点最终被拉到的位置
(D)实验中必须记录两分力的方向。
2、在“探究求合力的方法”的实验中,如何保证力的作用效果相同?
3、在“探究求合力的方法”的实验中,两个弹簧秤的拉力F1和F2已在图中作出了它们的图示。
O是橡皮条的一个端点,图中每格的长度代表1N。
(1)用作图法在图中作出合力F的图示;(2)合力F的大小是_______N。
4、在“探究求合力的方法”的实验中,有同学做了一系列步骤,其中的两个步骤是这样做的:①在水平放置的木板上垫一张白纸,把橡皮条的一端固定在木板上,另一端拴两根细线,通过细线同时用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条,使它与细线的结点达到某一位置O点,在白纸上记下O点与两个弹簧秤的读数F1与F2;②只用一个弹簧秤通过细线沿原来的方向(即两个弹簧同时拉时橡皮条伸长的方向)拉橡皮条,记下此时弹簧秤的读数F’和细线的方向。
以上两个步骤中均有疏漏或错误,分别是
在①中_________________________________________________________________;
在②中_________________________________________________________________。
课后作业
1、在做完“探究求合力的方法”实验后,某同学将其实验操作过程进行了回顾,并在笔记本上记下如下几条体会,你认为他的体会中正确的是()
(A)用两只弹簧秤拉橡皮条时,应使两细绳套间的夹角为90°,以便算出合力的大小(B)以两只弹簧秤拉时的力F1、F2为邻边,以一只弹簧秤拉时的力F'为对角线,画出的虽然不是标准的平行四边形,但在误差允许范围内,力的合成遵循平行四边形定则
(C)若F1、F2方向不变,而大小各增加1N,则合力的方向也不变,大小也增加1N (D)用一只弹簧秤也可以做“探究求合力方法”的实验
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)。
实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套,并互成角度地拉像皮条。
此过程中必须注意的是()(A)两根细绳必须等长
(B)橡皮条与两绳夹角的角平分线一定在同一直线上
(C)在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行
(D)实验时橡皮条与两根细绳必须在同一平面上,且尽量靠近木板
出师表
两汉:诸葛亮
先帝创业未半而中道崩殂,今天下三分,益州疲弊,此诚危急存亡之秋也。
然侍卫之臣不懈于内,忠志之士忘身于外者,盖追先帝之殊遇,欲报之于陛下也。
诚宜开张圣听,以光先帝遗德,恢弘志士之气,不宜妄自菲薄,引喻失义,以塞忠谏之路也。
宫中府中,俱为一体;陟罚臧否,不宜异同。
若有作奸犯科及为忠善者,宜付有司论其刑赏,以昭陛下平明之理;不宜偏私,使内外异法也。
侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等,此皆良实,志虑忠纯,是以先帝简拔以遗陛下:愚以为宫中之事,事无大小,悉以咨之,然后施行,必能裨补阙漏,有所广益。
将军向宠,性行淑均,晓畅军事,试用于昔日,先帝称之曰“能”,是以众议举宠为督:愚以为营中之事,悉以咨之,必能使行阵和睦,优劣得所。
亲贤臣,远小人,此先汉所以兴隆也;亲小人,远贤臣,此后汉所以倾颓也。
先帝在时,每与臣论此事,未尝不叹息痛恨于桓、灵也。
侍中、尚书、长史、参军,此悉贞良死节之臣,愿陛下亲之、信之,则汉室之隆,可计日而待也。
臣本布衣,躬耕于南阳,苟全性命于乱世,不求闻达于诸侯。
先帝不以臣卑鄙,猥自枉屈,三顾臣于草庐之中,咨臣以当世之事,由是感激,遂许先帝以驱驰。
后值倾覆,受任于败军之际,奉命于危难之间,尔来二十有一年矣。
先帝知臣谨慎,故临崩寄臣以大事也。
受命以来,夙夜忧叹,恐托付不效,以伤先帝之明;故五月渡泸,深入不毛。
今南方已定,兵甲已足,当奖率三军,北定中原,庶竭驽钝,
攘除奸凶,兴复汉室,还于旧都。
此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。
至于斟酌损益,进尽忠言,则攸之、祎、允之任也。
愿陛下托臣以讨贼兴复之效,不效,则治臣之罪,以告先帝之灵。
若无兴德之言,则责攸之、祎、允等之慢,以彰其咎;陛下亦宜自谋,以咨诹善道,察纳雅言,深追先帝遗诏。
臣不胜受恩感激。
今当远离,临表涕零,不知所言。