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    人教版高中物理必修第一册第3章实验:探究两个互成角度的力的合成规律课件+学案

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    人教版 (2019)必修 第一册第三章 相互作用——力4 力的合成和分解课文配套ppt课件

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    这是一份人教版 (2019)必修 第一册第三章 相互作用——力4 力的合成和分解课文配套ppt课件,文件包含人教版高中物理必修第一册第3章实验探究两个互成角度的力的合成规律课件ppt、人教版高中物理必修第一册第3章实验探究两个互成角度的力的合成规律学案doc等2份课件配套教学资源,其中PPT共32页, 欢迎下载使用。
    实验:探究两个互成角度的力的合成规律实验目标1.验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则。 2.练习用作图法求两个力的合力。一、实验原理和方法1合力F的确定:一个力F的作用效果与两个共点力F1F2共同作用的效果都是把橡皮条拉伸到某点FF1F2的合力2合力理论值F的确定:根据平行四边形定则作出F1F2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FF是否大小相等方向相同二、实验器材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)铅笔三、实验步骤1仪器的安装:用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上用图钉把橡皮条的一端固定在A橡皮条的另一端拴上两个细绳套如图所示2操作与记录(1)两力拉: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(如图所示)用铅笔描下结点O的位置和两条细绳套的方向并记录弹簧测力计的读数(2)一力拉: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和细绳套的方向(3)改变两弹簧测力计拉力的大小和方向再重做两次实验四、数据处理1用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力F1F2的图示并以F1F2为邻边用刻度尺作平行四边形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实验步骤(2)中弹簧测力计的拉力F的图示3比较FF是否完全重合或几乎完全重合从而验证平行四边形定则五、误差分析(1)读数误差:弹簧测力计数据在允许的情况下尽量大一些读数时眼睛一定要正视要按有效数字正确读数和记录(2)作图误差:结点O的位置和两个弹簧测力计的方向画得不准确造成作图误差两个分力的起始夹角α太大如大于120°再重复做两次实验为保证结点O位置不变(即保证合力不变)α变化范围不大因而弹簧测力计示数变化不显著读数误差较大导致作图产生较大误差作图比例不恰当不准确等造成作图误差六、注意事项1正确使用弹簧测力计(1)测量前应首先检查弹簧测力计的零点是否准确注意使用中不要超过其弹性限度(2)实验时弹簧测力计必须保持与木板平行且拉力应沿轴线方向弹簧测力计的指针拉杆都不要与刻度板和刻度板末端的限位孔发生摩擦(3)读数时应正对平视刻度估读到最小刻度的下一位2规范实验操作(1)位置不变:在同一次实验中将橡皮条拉长时结点的位置一定要相同(2)角度合适:两个弹簧测力计所拉细绳套的夹角不宜太小也不宜太大60°100°为宜(3)在不超出弹簧测力计量程及在橡皮条弹性限度内的前提下测量数据应尽量大一些(4)细绳套应适当长一些便于确定力的方向不要直接沿细绳套方向画直线应在细绳套两端画个投影点去掉细绳套后连直线确定力的方向3规范合理作图: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 类型一 实验原理与操作【典例1 在探究两个互成角度的力的合成规律实验中某同学将橡皮条的一端固定于A(1)用两只弹簧测力计将橡皮条的另一端拉至O其中一只弹簧测力计的示数如图所示则其示数为________N(2)在分别读出两个弹簧测力计的示数F1F2还必须记录的是________A两细绳套的夹角   B.两个细绳套的方向C橡皮条伸长后的总长度 D.细绳套的长度(3)改用一只弹簧测力计将橡皮条的另一端再次拉到O记下弹簧测力计示数F及细绳套的方向用力的图示法在纸上画出表示三个力的有向线段以表示F1F2的线段为邻边作平行四边形并作出F1F2之间的对角线F发现对角线FF不重合实验误差产生的原因有哪些?(写出一个原因即可)_____________________________________________________(4)关于本实验下列说法中正确的是________A弹簧测力计不需要在实验前进行校零B弹簧测力计的示数越大越好C拉两个细绳套时两拉力夹角应为90°D拉细绳套时拉力应与木板平行[解析] (1)根据弹簧测力计每一小格代表0.2 N,则指针指示的示数为2.6 N(2)本实验要探究互成角度的力的合成规律——平行四边形定则,需要记录O点的位置以及F1F2的大小和方向,故选项B正确,ACD错误。(3)上述实验误差产生的原因可能有弹簧测力计读数有误差、力的方向记录不准确、作图不准确等原因。(4)弹簧测力计需要在实验前进行校零,以便减小力的读数误差,A错误;弹簧测力计的示数并不是越大越好,适当即可,同时注意不要超过量程,B错误;拉两个细绳套时,两拉力夹角不一定为90°,适当即可,保证画出的平行四边形尽量充满纸面,C错误;拉细绳套时,拉力应与木板平行,同时还要注意读数时视线要与刻度垂直,从而减小实验误差,D正确。[答案] (1)2.6 (2)B (3)弹簧测力计读数有误差力的方向记录不准确作图不准确等(其他答案正确也可)  (4)D 类型二 实验数据处理和误差分析【典例2 (2020·天津六校高一联考)某实验小组用橡皮条与弹簧测力计验证力的平行四边形定则实验装置如图所示其中A为固定橡皮条的图钉O为橡皮条与细绳的结点OBOC为细绳(1)本实验用的弹簧测力计的示数的单位为N图中弹簧测力计的示数为________N(2)实验时同一次实验中结点O的位置________(选填不能)改变(3)实验时如果将橡皮条换成细弹簧________(选填不会)影响实验结果[解析] (1)弹簧测力计分度值为0.1 N,所以读数为3.40 N(2)实验时,为了保证等效性,同一次实验中两次拉橡皮条的结点O的位置不能改变。(3)实验中要应用平行四边形作出两个力的合力验证平行四边形定则,所以实验时,如果将橡皮条换成细弹簧不会影响实验结果。[答案] (1)3.40 (2)不能 (3)不会 类型三 创新设计实验【典例3 (2020·安徽六安一中月考)某探究小组探究两个互成角度的力的合成规律将画有坐标轴(横轴为x纵轴为y最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上如图所示将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B(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)用一只弹簧测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O此时拉力F的大小可由弹簧测力计的示数读出弹簧测力计的示数如图所示F的大小为________N(2)撤去(1)中的拉力橡皮筋P端回到A点;现使用两个弹簧测力计同时拉橡皮筋再次将P端拉至O此时观察到两个拉力分别沿图甲中两条虚线所示的方向由弹簧测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F14.2 NF25.6 N5 mm长度的线段表示1 N的力O点为作用点在图乙中画出力F1F2的图示然后按平行四边形定则画出它们的合力F甲          乙F的大小为________NF与拉力F的夹角的正切值为________F与拉力F的大小及方向的偏差均在实验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[解析] (1)由弹簧测力计的读数规则可知,读数为4.0 N(2)利用平行四边形定则作图,如图所示;由图可知F4.0 N,若从F的顶点向x轴和y轴分别作垂线,顶点的横坐标对应长度为1 mm,顶点的纵坐标对应长度为20 mm,则可得出F与拉力F的夹角的正切值为0.05[答案] (1)4.0 (2)F1F2F如图所示 4.0 0.05(教师用书独具)1.在探究两个互成角度的力的合成规律的实验中用两个弹簧测力计把橡皮条的端点拉到O如图所示已经作出拉力F1F2图中方格每边长度表示1 N(1)用直尺三角板作出F1F2的合力后由所作的图可知F1F2的合力F大小为________N(2)用一个弹簧测力计把橡皮条的端点拉到O此时拉力为F由图可知FF的大小方向略有偏差如果此偏差仅由F1的大小引起则引起偏差的原因是F1的大小比真实值偏________(选填)[解析] (1)F1F2为邻边,作出平行四边形,如图所示:由图可知:合力为F1×7 N7 N(2)合力FF的大小、方向略有偏差,如果此偏差仅由F1引起,由图可知F1F的夹角比F1F的大,故F1的大小比真实值偏大。[答案] 7 大2某同学在探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中测得图中弹簧OC的劲度系数为500 N/m如图甲所示用弹簧OC和弹簧秤ab探究求合力的方法实验在保持弹簧伸长1.00 cm不变的条件下甲    乙(1)若弹簧秤ab间夹角为90°弹簧秤a的读数是______N(图乙中所示)则弹簧秤b的读数可能为________N(2)若弹簧秤ab间夹角大于90°保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变减小弹簧秤b与弹簧OC的夹角则弹簧秤a的读数________弹簧秤b的读数________(均选填变大”“变小不变)[解析] (1)弹簧OC的弹力FOCkx500×0.01 N5 N由题图乙可知,弹簧秤a的读数Fa3.00 N所以弹簧秤b的读数可能为Fb4.00 N(2)由图可知,随着弹簧秤b与弹簧OC的夹角的减小,弹簧秤a的拉力变大,弹簧秤b的拉力也变大,所以弹簧秤ab的读数变大。[答案] (1)3.003.02都正确 3.904.10都正确 (2)变大 变大3某实验小组用一只弹簧测力计和一个量角器等器材做探究求合力的方法”,设计了如图所示的实验装置固定在竖直木板上的量角器的直边水平橡皮条的一端固定于量角器的圆心O的正上方A另一端系绳套1和绳套2主要实验步骤如下:.弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮条使橡皮条的结点到达O点处记下弹簧测力计的示数F.弹簧测力计挂在绳套1手拉着绳套2缓慢拉橡皮条使橡皮条的结点到达O此时绳套1沿方向绳套2沿120°方向记下弹簧测力计的示数F1.根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力F1.比较即可初步验证;.只改变绳套2的方向重复上述实验步骤回答下列问题:(1)完成实验步骤中____________________(2)将绳套1方向缓慢转动到60°方向同时绳套2120°方向缓慢转动到180°方向此过程中保持橡皮条的结点在O处不动保持绳套1和绳套2的夹角120°不变关于绳套1的拉力大小的变化下列结论正确的是________(填选项前的序号)A逐渐增大   B.先增大后减小C逐渐减小   D.先减小后增大[解析] (1)由平行四边形定则可知,F1Ftan 30°,比较测量的绳套1的读数和通过平行四边形定则算出的值,即比较F1F1,可以初步验证。(2)合力FF1sin θF2sin(60°θ)θ为绳1线的夹角,F不变,θ增大,则F1增大。[答案] (1) F1F1 (2)A4某同学在学完力的合成想在家里做实验验证力的平行四边形定则他从学校的实验室里借来两个弹簧测力计按如下步骤进行实验:A在墙上贴一张白纸用来记录弹簧测力计弹力的大小和方向B在一个弹簧测力计的下端悬挂一装满水的水杯记下静止时弹簧测力计的读数FC将一根大约30 cm长的细线从杯带中穿过再将细线两端分别拴在两个弹簧测力计的挂钩上在靠近白纸处用手对称地拉开细线使两个弹簧测力计的示数相等在白纸上记下细线的方向弹簧测力计的示数如图甲所示D在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力的图示如图乙所示根据力的平行四边形定则可求出这两个力的合力F(1)在步骤C弹簧测力计的读数为________ N(2)在步骤D合力F________ N(3)____________________________________就可以验证力的平行四边形定则[解析] (1)弹簧测力计读数时需要估读,最终的读数要以有效数字的形式给出, 根据题图甲弹簧测力计指针的位置,可读出力的大小为3.00 N(2)根据力的大小可以用线段的长度来表示,利用刻度尺和三角板在题图乙上,由已知的两个力作出平行四边形,测量出两力之间的对角线的长度,与标度为1 N的长度进行比较,可求出F的大小为(5.2±0.2)N(3)F在竖直方向且数值与F近似相等,在实验误差允许的范围内可以验证力的平行四边形定则。[答案] (1)3.00 (2)(5.2±0.2) (3)F在竖直方向且数值与F近似相等 

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