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《探究两个互成角度的力的合成规律》力与平衡PPT
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《探究两个互成角度的力的合成规律》力与平衡PPT

第一部分内容:【学习素养•明目标】

科学探究:1.验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则.2.进一步使用作图法求两个共点力的合力.

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探究两个互成角度的力的合成规律PPT,第二部分内容:自主预习探新知

一、实验原理和方法

一个力F′的作用效果与两个力F1、F2的作用效果都可以使相同的一端固定的橡皮条伸长到同一点O,则F′必与F1、F2的合力_____,以F1、F2为邻边作平行四边形求出合力F,比较F′与F的________,以验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则.

二、实验器材

方木板、白纸、弹簧测力计(两只)、三角板、刻度尺、图钉(几个)、细芯铅笔、橡皮条、细绳(两根)等.

三、实验步骤及数据处理

1.仪器的安装:用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上,并用图钉把橡皮条的一端固定在A点,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)用两只弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O,记录两弹簧测力计的读数,用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向.

(2)用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O,记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向.

3.作图与分析

(1)用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直线,按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数F1和F2的图示,并以F1和F2为邻边,用刻度尺作平行四边形,过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只

用一只弹簧测力计时的拉力F′的图示,如图所示.

(3)比较一下力F′与用平行四边形定则求出的合力F,在误差允许的范围内,大小和方向是否相同.

(4)改变两个力F1与F2的大小和夹角,再重复上述实验两次.

四、误差分析

五、注意事项

1.弹簧测力计的选取方法:将两只弹簧测力计调零后互钩水平对拉,若两只弹簧在对拉过程中,读数相同,则可选;若读数不同,应另选,直至相同为止.

2.保证分力与合力作用效果相同的方法:在同一次实验中,使橡皮条拉长时结点O的位置一定要相同.

3.橡皮条老化的检查方法:用一个弹簧测力计拉橡皮条,要反复做几次,使橡皮条拉到相同的长度看弹簧测力计读数有无变化.

4.弹簧测力计夹角范围:用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时,其夹角不宜太小,也不宜太大,以60°到120°之间为宜.

5.拉力的选取原则:在不超出弹簧测力计的量程和橡皮条形变限度的条件下,使拉力适当大些.

6.画力的图示的注意事项: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.

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探究两个互成角度的力的合成规律PPT,第三部分内容:合作探究攻重难

【例1】在做“探究求合力的方法”实验时:

(1)除已有的器材(方木板、白纸、弹簧测力计、细绳、刻度尺、图钉和铅笔)外,还必须有________和________.

(2)要使每次合力与分力产生相同的效果,必须(  )

A.每次将橡皮条拉到同样的位置

B.每次把橡皮条拉直

C.每次准确读出弹簧测力计的示数

D.每次记准细绳的方向

(3)为了提高实验的准确性,减小误差,实验中应注意些什么?

(4)在“探究求合力的方法”实验中,某同学的实验结果如图所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳结点的位置.图中________是力F1与F2的合力的理论值;________是力F1与F2的合力的实验值.通过把________和________进行比较,验证平行四边形定则.

[解析](1)根据实验器材要求可知,还必须有橡皮条和三角板(用来作平行四边形).

(2)根据实验原理知正确选项为A.

(3)实验中应注意:①选用弹性小的细绳;②橡皮条、细绳和弹簧测力计的轴应在同一平面上,且与板面平行贴近等.

(4)在本实验中,按照平行四边形定则作出的合力F为F1与F2的合力的理论值,而用一个弹簧测力计拉时测出的力F′为F1与F2的合力的实验值.比较F与F′的大小和方向,即可验证平行四边形定则.

【例2】某同学在家中尝试验证力的平行四边形定则,他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物,以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子,设计了如下实验:如图所示,将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上,另一端与第三条橡皮筋连接,结点为O,将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物.

(1)为完成实验,下述操作中必需的是________.

A.测量细绳的长度

B.测量橡皮筋的原长

C.测量悬挂重物后橡皮筋的长度

D.记录悬挂重物后结点O的位置

(2)钉子位置固定,欲利用现有器材,改变条件再次验证,可采用的方法是_____________________________.

[解析](1)必需测量橡皮筋的原长和悬挂重物后橡皮筋的长度,这样才能确定橡皮筋的伸长量,确定各力的大小,还需记录悬挂重物后结点O的位置,同时记下三条橡皮筋所在的方向,以便确定各拉力的方向,根据平行四边形定则作出合力的图示.因此,必需的操作是B、C、D.

(2)改变条件再次验证可采用更换不同的小重物的方法.

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探究两个互成角度的力的合成规律PPT,第四部分内容:课时演练提素养

1.“探究求合力的方法”的实验原理是等效原理,其等效性是指(  )

A.使弹簧测力计在两种情况下发生相同的形变

B.使两分力与合力满足平行四边形定则

C.使两次橡皮筋伸长的长度相等

D.使两次橡皮筋与两绳套的结点都与O点重合

D [“探究求合力的方法”的实验中,两次拉伸橡皮筋时,伸长的长度及伸长的方向均相同,两分力与合力的作用效果才相同,才具有等效替代关系,因此C错误,D正确;实验过程中,弹簧测力计的拉力的大小和方向是可以改变的,A错误;合力与分力间一定满足平行四边形定则,不是人为造成的,故B错误.]

2.在“验证力的平行四边形定则”实验中,需要将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上两根细绳,细绳的另一端都有绳套(如图所示).实验中需用两个弹簧测力计分别钩住绳套,并互成角度地拉橡皮条.某同学认为在此过程中必须注意以下几项:

A.两根细绳必须等长

B.橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上

C.在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行

其中正确的是(  )

C [该实验验证两个分力的效果等效于其合力的效果,不必要求两分力等大,故B错误;与两绳长短无关,A错误;但需使两分力与合力在同一平面内,故C正确.]

3.某同学做“探究求合力的方法”实验时,主要步骤有:

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.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端拴上两条细绳,细绳的另一端系着绳套;

C.用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O,记录下O点的位置,读出两个弹簧测力计的示数;

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,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧测力计的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力F′的图示;

F.比较F′和F的大小和方向,看它们是否相同,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_____________.

[解析](1)根据“探究求合力的方法”实验的操作规程可知,有重要遗漏的步骤的序号是C、E.

(2)在C中未记下两条细绳的方向,E中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置O.

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