《科學探究：力的合成》力與平衡PPT(第2課時探究兩個互成角度的力的合成規律)

描述

《科學探究：力的合成》力與平衡PPT(第2課時探究兩個互成角度的力的合成規律)

第一部分內容：明確原理

一、實驗目的

1．探究兩個互成角度的共點力與其合力的關係．

2．學習用等效的思想探究向量合成的方法．

二、實驗器材

木板、橡皮筋、細線、彈簧測力計、圖釘、白紙、鉛筆、刻度尺、三角板．

三、實驗原理與設計

設兩個互成角度的共點力F1和F2作用於某一物體，並產生明顯的作用效果，然後用一個力F來代替F1和F2，產生同樣的作用效果．測出F1、F2和F，比較它們的大小和方向，找出其中的規律．

四、實驗步驟

1．如圖(a)所示，在鋪有白紙的木板上，將橡皮筋一端用圖釘固定於A點，另一端與兩細線打一個結點B.兩細線分別掛上測力計．

2．如圖(b)所示，分別用力拉兩隻測力計，用鉛筆標示結點B被拉伸到的位置，記為O點．記下此時兩隻測力計的示數F1、F2，並沿著兩細線標示出力的方向．

3．如圖(c)所示，用力拉一隻測力計，同樣將結點B拉到O處，記下此時測力計的示數F，並沿細線標記出力的方向．

4．用力的圖示畫出F1、F2及F.

五、數據分析

1．以F1、F2為鄰邊作平行四邊形，並作出對角線F′.

2．比較F′與合力F的大小與方向，看它們在誤差範圍內是否大小相等，方向相同．

六、實驗結論

F′和對角線F在誤差範圍內重合，說明兩個力合成時，用表示這兩個力的線段為鄰邊作平行四邊形，則平行四邊形的對角線所代表的力就是合力．

七、誤差分析

1．未選用標準的彈簧測力計，或實驗中兩彈簧測力計未對拉驗證，這樣會造成系統誤差．

2．橡皮條、細繩與木板不平行，那麼在白紙上記錄的結點O的位置以及兩細繩的方向均是實際結點和細繩在白紙上的投影，造成實驗誤差．

3．兩細繩太短，用先描兩點後連線的方法記錄細繩的方向就會有較大的偏差，同時影響合力的方向及大小．

4．經驗顯示，兩個分力F1和F2間的夾角不能過大，夾角θ越大，相同情況下合力就會越小，作平行四邊形求出的合力的誤差越大，F與F′的偏差也越大．

5．作圖不嚴謹，如平行線不平行，力的圖示、大小、方向不精確等，都會帶來偶然誤差．

八、注意事項

1．彈簧測力計的使用

(1)兩個彈簧測力計在使用前應校正零點，並檢查量程與最小刻度單位．

(2)使用彈簧測力計時應使其與板面平行，拉力的方向沿彈簧的軸線方向．

(3)讀數時視線要正對彈簧測力計刻度板，同時要注意估讀到最小刻度的下一位．

2．減小誤差的措施

(1)橡皮條的結點要小一些，細繩(套)要長一些．

(2)用兩個彈簧測力計時，兩拉力的夾角應適當大些．

(3)在滿足合力不超過彈簧測力計量程及橡皮條形變不超過彈性限度的條件下，應使拉力盡量大一些，以減小誤差．

(4)在同一次實驗中，橡皮條拉長後的結點O的位置必須保持不變．

科學探究力的合成PPT，第二部內容：典例解讀

實驗原理及操作

(2019•洛陽高一檢測)在「探究兩個互成角度的力的合成規律」實驗中，某同學用圖釘把白紙固定在水平放置的木板上，將橡皮條的一端固定在板上一點，兩個細繩套繫在橡皮條的另一端．用兩個彈簧測力計分別拉住兩個細繩套，互成角度地施加拉力，使橡皮條伸長，結點到達紙上某一位置，如圖所示．請將以下的實驗操作和處理補充完整：

(1)用鉛筆描下結點位置，記為O；

(2)記錄兩個彈簧測力計的示數F1和F2，沿著每條細繩(套)的方向用鉛筆分別描出幾個點，用刻度尺把對應的點連成線；

(3)只用一個彈簧測力計，透過細繩套把橡皮條的結點仍拉到位置O，記錄測力計的示數F3，

(4)依力的圖示要求，作出拉力F1、F2、F3；

(5)根據力的平行四邊形定則作出F1和F2的合力F；

(6)比較________的一致程度，若有較大差異，對其原因進行分析，並作出相應的改進後再次進行實驗．

實驗數據的處理及分析

在「探究求合力的方法」實驗中，現有木板、白紙、圖釘、橡皮筋、細繩套和一把彈簧秤．

(1)為完成實驗，某同學另找來一根彈簧，先測量其勁度係數，得到的實驗數據如表：

(2)某次實驗中，彈簧秤的指針位置如圖甲所示，其讀數為________N；同時利用所得k值獲得彈簧上的彈力值為2.50 N，請在圖乙中畫出這兩個共點力的合力F合；

(3)由圖得到F合＝________N.

實驗改進與創新

某同學在家中嘗試探究兩個互成角度的力的合成規律，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、細繩、白紙、釘子，設計如下實驗：將兩條橡皮筋的一端分別掛在牆上的兩個釘子A、B上，另一端與第三條橡皮筋連結，結點為O，將第三條橡皮筋的另一端透過細繩掛一重物，如圖所示．

(1)(多選)為完成實驗，下述操作中必需的是________．

A．測量細繩的長度

B．測量橡皮筋的原長

C．測量懸掛重物後橡皮筋的長度

D．記錄懸掛重物後結點O的位置

(2)釘子位置固定，欲利用現有器材，改變條件再次驗證，可採用的方法是_____________________________________．

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文件信息

更新時間: 2024-07-02

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