高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第1节 科学探究:力的合成备课课件ppt

这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第1节 科学探究:力的合成备课课件ppt，共27页。PPT课件主要包含了实验原理，等效替换的思想，实验仪器，实验步骤，主要测量，注意事项，误差分析，典例精析，实验目的目标专一，数据处理作图法等内容，欢迎下载使用。

我们已经学习了许多物理量,其中体积、质量、时间、长度的运算所遵循的是代数的加减法则，为什么力的合成要遵循平行四边形定则呢?这种运算法则是否正确呢?
猜想与假设有同学提出以下猜想：1.合力的大小只在分力夹角为锐角时遵循平行四边形法则。2.夹角为直角时，用勾股定理计算，不遵循平行四边形法则。同学们，你是怎样认为的呢？说说你的猜想。
通过实验，了解力的合成与分解 ，知道矢量和标量。
1.尝试提出可探究的物理问题。（物理观念）2.通过他人的帮助，可以制定科学探究方案，有等效替代的意识。可以使用实验器材获得数据，并形成初步的实验结论。（科学探究）3.可以根据实验数据形成结论，尝试分析导致实验误差的原因。（科学探究）4.初步撰写一篇实验报告，并与他人交流探究过程和结果，注意提升科学推理和科学论证能力。（科学探究）
先用弹簧测力计测出分力F1、F2 及它们的合力F′,再根据平行四边形定则作出分力F1、F2的合力F,比较F′和F的大小和方向。当它们在实验误差允许的范围内相等时，则说明互成角度的两个力合成时遵循平行四边形定则。
方木板一个、白纸一张、弹簧测力计两只、橡皮筋一根、细绳套两个、三角板、刻度尺、图钉、铅笔。
①把方木板平放在桌面上，用图钉把白纸钉在木板上。②用图钉把橡皮筋的一端固定在Ａ点，另一端拴上两个细绳套。③用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋的结点伸长到某一位置Ｏ，并用铅笔描下结点Ｏ的位置、两细绳套的方向，并记录下弹簧测力计的示数F1、F2。④只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮筋的结点拉到同样的位置Ｏ点，用铅笔描下细绳的方向，记录下弹簧测力计的示数F′。
⑤按选定的标度作出两只弹簧测力计的拉力F1、F2的图示，并作出F1、F2的合力F的图示。按选定的标度作出F′的图示。 ⑥比较两个力F1、F2的合力F和F′的大小和方向，看在实验误差允许的范围内，两者是否相等。⑦改变F1、F2的大小和方向，再重复实验两次。
1.用两个弹簧测力计拉细绳套使橡皮筋伸长，绳的结点到达某点O时： 结点O的位置 两弹簧测力计的示数F1、F2 两弹簧测力计拉力的方向2.用一个测力计重新将结点拉到O点时： 弹簧测力计的拉力大小F及方向。
①弹簧测力计使用前要校零，在竖直位置已校正好零点的弹簧测力计，到水平位置使用时，仍然要重新调零。②要选用规格、性能完全相同的两个弹簧测力计。（将两只弹簧测力计调零后互钩对拉，若两只弹簧测力计在对拉过程中，读数相同，则可选用；若读数不同应矫正弹簧测力计或另换，直至相同为止）。③本实验中，用弹簧测力计测量拉力时，要使三个拉力F1、F2、F和橡皮筋均在平行于纸面的平面内。
④同一次实验中，橡皮筋结点Ｏ位置一定要相同。⑤在不超出弹簧测力计量程的条件下，应该尽可能使弹簧测力计的拉力大一些。 ⑥用作图法作分力F1、F2的合力F时要准确，图要尽可能画得大些，以使测量值的最后一位估读数字在图上能准确表示出来。
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越大，用平行四边形定则作图得出的合力F的误差也越大。
减小误差的方法:a．弹簧测力计使用前要校准零点。b．方木板应水平放置。c．弹簧伸长方向和所测拉力方向应一致,并与木板平行。d．两个分力和合力都应尽可能大些，读数时注意弹簧测力计的量程及最小刻度。e．拉橡皮筋的细线要长些,标记两条细线方向的两点要尽可能远些。f．两个分力间的夹角不宜过大或过小,一般取60°～120°为宜。g.在画力的合成图时,要恰当选定标度。
例1.某同学做“验证力的平行四边形定则”实验时，主要步骤是：A．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上。B．用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的A点，在橡皮筋的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套。C．用两只弹簧测力计分别勾住绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，结点到达某一位置O.记录下O点的位置，读出两只弹簧测力计的示数。D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F。E．只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮筋使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳套的方向，按同一标度作出这个力F′的图示。
题型一 对实验方法和实验步骤的考查
F．比较F′和F的大小和方向，看它们在误差允许范围内是否相同，得出结论。上述步骤中：(1)有重要遗漏的步骤的序号是__________和__________；(2)遗漏的内容分别是__________和__________。【思路点拨】考查学生对实验原理的理解，对实验过程、实验步骤的掌握情况。【解析】据验证力的平行四边形定则的操作过程可知，有重要遗漏的步骤的序号是C、E。在C中未记下两条细绳的方向。E中未说明是否把橡皮筋的结点拉到了同一位置O。【答案】(1)C 　E(2)记下两条绳的方向　 把橡皮筋的结点拉到同一位置O【方法技巧】这类题的解答关键是理解实验原理，复习时要引起重视，然后合理设计实验步骤完成实验。
题型二 对实验原理、实验误差的分析例2.在做“验证力的平行四边形定则”实验中，若由于F1的误差使F1与F2的合力F方向略向左偏，如图所示，但F大于等于F′，引起这一结果的原因可能是F1的大小比真实值偏_______，F1的方向使它与F2的夹角比真实值偏__________。
【解析】作平行四边形合成图如图，F1的真实值为F10 。合力的真实值为F′，F1为测量值，合力的测量值为F，由图可知，F1的大小比真实值偏大，F1的方向使它与F2的方向夹角比真实值偏大，大于α0。【答案】大　大
【方法技巧】作图法是物理学的重要研究方法之一，也是分析问题的一种方法。在学习过程中要有意识地进行训练。认真进行误差分析，找出误差产生的原因，才能进一步改进实验方法，提高实验的精确度，得到更合理的结论。
题型三 实验数据的处理例3.某同学在做“验证力的平行四边形定则”实验时，利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两只弹簧测力计拉力的大小，如图所示。
(1)试在图中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示，并用F表示此力。(2)有关此实验，下列叙述正确的是__________。A.两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大B.橡皮筋的拉力是合力，两弹簧测力计的拉力是分力C.两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置O。这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同D.若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可
【解析】(1)用平行四边形定则作图，即以F1、F2为两邻边作平行四边形，对角线就表示合力F。(标上箭头表明方向)(2)两分力可以同时大于合力，故A对；结点受三个力作用处于平衡状态，其中两弹簧测力计的拉力的合力与第三个力——橡皮筋的拉力等大反向，是一对平衡力，而橡皮筋的拉力不是合力，故B错；只有保证结点在同一位置才能说明作用效果相同，故C对；若两个分力的大小都改变而方向都不变，则合力必改变，结点的位置必改变，故D错。
【答案】(1)如图所示　 (2)AC
验证力的平行四边形定则
1.如图所示，用A、B两个测力计拉橡皮条的D端（O端固定）当D端达到E处时(α+β)=90°；然后保持A的读数不变，当α角由图中所示的值逐渐变小时，要使D端仍处在E处，可采用的办法是( )A.增大B的读数，减小β角B.减小B的读数，减小β角C.减小B的读数，增大β角D.增大B的读数，增大β角
2.如图所示是A、B两位同学在做本实验时得到的结果，可以判定其中_______同学的实验结果比较符合实验事实，理由是______________________________________________
F′是单独拉，应该和橡皮条处在同一直线上
3.某研究小组做“验证力的平行四边形定则”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),刻度尺,图钉(若干个)。(1)具体操作前,同学们提出了如下关于实验操作的建议,其中正确的有_______。 A.橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B.重复实验再次进行验证时,结点O的位置可以与前一次不同C.使用测力计时,施力方向应沿测力计轴线;读数时视线应正对测力计刻度D.用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力
(2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验,白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点,如图所示。其中对于提高实验精度最有利的是______。
4.在“验证力的平行四边形定则”实验中,除了供给其他各个必要的器材外,只给了一个弹簧测力计。能否做好本实验?如能,请简要说明如何操作?答案：可以。在固定好白纸和橡皮条以后,用弹簧测力计拉一个细绳、用手拉另一个细绳(两绳间有一不为零的夹角),把细绳和橡皮条的结点拉至某一位置O。记下位置O、两条细绳的方向、弹簧测力计的示数F1.然后用弹簧测力计拉另一条细绳,用手拉前一次弹簧测力计拉的那条细绳,使结点仍然到达位置O。