一轮复习实验3探究求合力的方法教案

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实验3：探究求合力的方法√

基本实验要求

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.

规律方法总结

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)统一标度：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.

考点一实验原理及实验操作

1.[实验原理]“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

答案 D

解析在“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.[实验原理]“探究求合力的方法”的实验情况如图1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1

(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

答案(1)F′(2)B

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.

3.[实验操作](多选)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，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套.实验中需要用两个弹簧测力计分别勾住绳套，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，其中正确的是()

A.两根细绳必须等长

B.橡皮条应该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.实验中两次用弹簧测力计拉橡皮条时，必须使橡皮条沿相同方向伸长相同的长度

答案CD

解析细绳的作用是用来标记拉力的方向，应适当长一些，但不需要长度相等，选项A错误；只有两弹簧测力计的拉力等大时橡皮条才与两绳夹角的平分线在同一直线上，本实验中不需要两弹簧测力计拉力等大，选项B错误；为减小实验误差，橡皮条、细绳、弹簧测力计的轴线都应与木板平面平行，选项C正确；实验中两次用弹簧测力计拉橡皮条时，必须

保证力的效果相同，则应使橡皮条沿相同方向伸长相同的长度，选项D正确.

4.[实验操作](多选)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.用两个弹簧测力计拉橡皮条时，应使两细绳套间的夹角为90°，以便算出合力的大小

B.用两个弹簧测力计拉时合力的图示F与用一个弹簧测力计拉时图示F′不完全重合，在误差允许范围内，可以说明“力的平行四边形定则”成立

C.若F1、F2方向不变，而大小各增加1 N，则合力的方向也不变，大小也增加1 N

D.在用弹簧测力计拉橡皮条时，要使弹簧测力计与木板平面平行

答案BD

5.[实验操作]在“探究求合力的方法”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2所示.请将以下的实验操作和处理补充完整：

图2

(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直线；

(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.

答案(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)F和F3

解析(3)此步骤中应记录此时拉力的大小和方向，结合(2)的操作，(3)中横线应填写：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)要验证力的平行四边