粤教版 (2019)第三章 相互作用第四节 力的合成图文ppt课件

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实验：探究互成角度力的合成 一、实验目的1．验证互成角度的两个共点力合成的平行四边形定则．2．进一步练习用作图法求两个共点力的合力．二、实验仪器方木板、白纸、弹簧测力计(两个)、橡皮筋、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(若干)、铅笔．
三、实验原理1．合力实验值F′的确定：一个力F′的作用效果与两个共点力F1与F2共同作用的效果相同都是把橡皮筋拉伸到相同位置，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．
一、实验步骤1．仪器的安装．(1)钉白纸，用图钉把一张白纸钉在方木板上，将方木板放在水平桌面上．(2)拴绳套：用图钉把橡皮筋的一端固定在木板上的A点，在橡皮筋的另一端拴上两条细绳套．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，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，结点到达白纸上的某一位置O(如图所示)．用铅笔直接在白纸上描下结点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：取下其中一个弹簧测力计，只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮筋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．作图对比．(1)理论值：在白纸上按比例从O点开始作出两个弹簧测力计同时拉橡皮筋时拉力F1和F2的图示，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F(如图所示)．(2)测量值：按同样的比例用刻度尺从O点起作出一个弹簧测力计拉橡皮筋时拉力F′的图示．(3)相比较：比较F′与用平行四边形定则求得的合力F在实验误差允许的范围内是否重合．
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，橡皮筋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．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，将橡皮筋拉长时结点的位置O点一定要相同．
(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，以60°～100°为宜．(3)在不超出弹簧测力计量程及在橡皮筋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　实验原理及操作【典例1】　“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验如图甲所示，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，图乙为白纸上根据实验要求画出的图示．
(1)本实验中“等效替代”的含义是_________________________．A．橡皮筋可以用细绳替代B．左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果C．右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果D．两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代(2)图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________．(3)下列措施中可减小实验误差的是________________．A．拉橡皮筋的细绳细些且长度适当B．拉橡皮筋时，弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板面平行C．记录弹簧测力计拉力方向时，标记同一细绳方向的两点要远些D．应使拉力F1和F2的夹角为90°
解析：(1)本实验中“等效替代”的含义是两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代，故D正确．(2)题图乙中的F是合力的理论值，而F′是合力的实际值，两力中，方向一定沿AO方向的是F′.(3)拉橡皮筋的细绳细些且长度适当，以便确定力的方向，A正确；拉橡皮筋时，弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板面平行，B正确；记录弹簧测力计拉力方向时，标记同一细绳方向的两点要远些，这样可减小记录方向时产生的误差，C正确；拉力F1和F2的夹角不一定为90°，大小适当即可，D错误．
答案：(1)D　(2)F′　(3)ABC
类型二　数据处理及误差分析【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；现使用两个弹簧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；
(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．
解析：(1)由题图(b)可知，F的大小为4.0 N，(2)(ⅰ)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20 mm，所以F合大小为4.0 N，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tan α＝0.05.
答案：(1)4.0　(2)(ⅰ)见解析图　(ⅱ)4.0　0.05
类型三　实验创新【典例3】　某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则．实验步骤：①将弹簧测力计固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向．②如图1甲所示，将环形橡皮筋的一端挂在弹簧测力计的挂钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧测力计的示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2，记录弹簧测力计的示数F，测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l)．每次将弹簧测力计示数改变0.50 N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：
③找出②中F＝2.50 N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O′，橡皮筋的拉力记为FOO′.④在挂钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在挂钩上，如图乙所示．用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使挂钩的下端达到O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为FOA，OB段的拉力记为FOB.
完成下列作图和填空：(1)利用表中数据在图2中画出F­l图线，并根据图线求得l0＝_____cm.
(2)测得OA＝6.00 cm，OB＝7.60 cm，则FOA的大小为________N.(3)根据给出的标度，在图3中作出FOA和FOB的合力F′的图示．
(4)通过比较F′与________的大小和方向，即可得出实验结论．
解析：(1)做出F­l图像，如图甲所示，求得直线的截距即为l0，可得l0＝10.0 cm.
(3)FOB＝FOA＝1.80 N，两力的合力F′如图乙所示．
(4)FOO′的作用效果和FOA、FOB两个力的作用效果相同，F′是FOA、FOB两个力的合力，所以通过比较F′和FOO′的大小和方向，可得出实验结论．