2024版新教材高考物理全程一轮总复习第二章相互作用__力实验三探究两个互成角度的力的合成规律课件

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【素养目标】　1.掌握实验原理、器材、步骤及注意事项.2.理解教材基本实验的数据处理方法，并会进行误差分析.3.理解创新和拓展实验原理并会处理数据，进行误差分析．
一、实验思路与操作装置图与思路 思路：(1)记分力(大小、方向)；(2)记合力(大小、方向)；(3)观察图形
操作要领(1)装置安装：在方木板上用图钉固定一张白纸，如图甲．(2)记录数据：①两个弹簧测力计的使用：如图乙，用铅笔描下O点位置和细绳套的方向，并记录两弹簧测力计的读数．②一个弹簧测力计的使用：如图丙，仍使小圆环处于O点，记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向．(3)画图与观察图形(4)重复实验
二、数据处理及分析1．画图：从白纸上O点出发用力的图示法画出拉力F1、F2和F.用虚线把拉力F的箭头分别与F1、F2的箭头连接．如图所示．2．观察图形观察所围成的形状像不像一个平行四边形．
位置不变同一次实验中，橡皮条拉长后的小圆环O必须保持位置不变．拉力(1)细绳应适当长一些，便于确定力的方向．不要直接沿细绳方向画直线，应在细绳两端画两个射影点．去掉细绳后，连直线确定力的方向．(2)应尽量使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内．(3)弹簧测力计示数尽量大些，读数时眼睛要正视，要按有效数字正确读数和记录．
误差分析(1)弹簧测力计本身的误差．(2)读数误差和作图误差．(3)两分力F1、F2间的夹角θ过大或过小，用平行四边形定则作图得出的合力F的相对误差也越大．
考点一　教材原型实验例1 某研究小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为5 N的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，小圆环，刻度尺，三角板，图钉(若干个)．
主要实验步骤如下：a．橡皮条的一端与轻质小圆环相连，另一端固定；b．用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环，小圆环运动至O点，记下两弹簧测力计的读数F1和F2及两细绳套的方向；c．用一个弹簧测力计将小圆环拉到O点，记下弹簧测力计的读数F及细绳套的方向；d.在白纸上做出力F、F1和F2的图示，猜想三者的关系，并加以验证．(1)b、c步骤中将小圆环拉到同一位置O的目的是_______________；
答案：保证两次操作力的作用效果相同
解析：b、c步骤中将小圆环拉到同一位置O的目的是保证两次操作力的作用效果相同；
(2)某次操作后，在白纸上记录的痕迹如图丁所示，请你在图丁中完成步骤d.
解析：在白纸上画出各力的大小及方向，并用虚线把F的箭头分别与F1、F2的箭头连接．如图，能看到所围成的形状像是一个平行四边形．
例2 完成以下“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验的几个主要步骤：(1)如图甲，用两个弹簧测力计分别钩住细绳，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长．记下结点O的位置，两弹簧测力计的读数F1、F2以及两细绳的方向．
(2)如图乙，用一个弹簧测力计钩住细绳把橡皮条的结点拉到________，记下细绳的方向(如图丙中的c)，读得弹簧测力计的示数F＝________．
解析：用一个弹簧测力计钩住细绳把橡皮条的结点拉到同一位置O，记下细绳的方向，由题图乙可读得弹簧测力计的示数F＝4.0 N.
(3)如图丙，按选定的标度作出了力F1、F2的图示，请在图丙中：①按同样的标度作出力F的图示．②用虚线把F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接，能看到所围成的形状像是一个________．
考点二　探索创新实验考向1　实验器材及方法的改进例3 某同学利用身边现有器材做“验证力的平行四边形定则”实验，没有找到橡皮筋，只找到一个重物和一个弹簧测力计，细绳若干．
(1)用弹簧测力计(已校零)提起重物，重物静止时，读数如图甲所示，则该重物的重力为________ N；
解析：弹簧测力计的读数要估读到分度值的下一位，分度值为0.1 N，则该重物重力为2.60 N．
(2)把重物按图乙所示方式悬挂，若绳a保持水平状态，绳b与竖直方向的夹角θ为45°，把绳a换成弹簧测力计时，弹簧测力计的示数为2.50 N，把绳b换成弹簧测力计时，弹簧测力计的示数为3.60 N，在图丙所示的坐标纸上已给出两个分力的方向，每个小方格的边长代表0.1 N，请在图中作出力的图示，并用刻度尺测得两分力的合力为________．
(3)下列关于该实验的一些说法，正确的是________．A．从实验原理看，避免了多次使用橡皮筋，使得实验的系统误差变小B．从实验过程看，将弹簧测力计换成绳子，很可能因两绳夹角的变化引起偶然误差C．保持绳a水平，改变绳b，使θ减小，则绳a上的拉力增大D．移动绳b，当两绳夹角为90°时也能验证平行四边形定则
考向2　实验原理的改进例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(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
解析：测力计读数时需要进行估读，此测力计分度值为0.2 N，则F的大小为4.0 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．(ⅰ)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；
解析：作力的图示时，要选好标度，再根据F1、F2的方向及大小作出相应两力的图示，图见答案．分别以F1、F2为邻边作平行四边形并作出F1、F2之间的对角线，即得F合．