《科學(xué)探究：力的合成》力與平衡PPT(第1課時(shí)實(shí)驗(yàn)：探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律)
第一部分內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
1．探究兩個(gè)互成角度的共點(diǎn)力與其合力間的關(guān)系。
2．學(xué)習(xí)用等效思想探究矢量合成的方法。
實(shí)驗(yàn)器材
木板、橡皮筋、細(xì)繩、彈簧測力計(jì)、圖釘、白紙、鉛筆、刻度尺、三角板。
實(shí)驗(yàn)原理與設(shè)計(jì)
1．讓兩個(gè)互成角度的共點(diǎn)力F1與F2作用于某一物體，并產(chǎn)生明顯的作用效果。
2．用一個(gè)力F來代替F1和F2，產(chǎn)生同樣的作用效果。
3．測出F1、F2和F，比較它們的大小和方向，找出規(guī)律。
實(shí)驗(yàn)步驟
1．如圖(a)所示，在鋪有白紙的木板上，將橡皮筋一端用圖釘固定于A點(diǎn)，另一端與兩細(xì)線打一個(gè)結(jié)點(diǎn)B。兩細(xì)線分別掛上彈簧測力計(jì)。
2．如圖(b)所示，分別用力拉兩只彈簧測力計(jì)，用鉛筆標(biāo)出結(jié)點(diǎn)B被拉伸到的位置，記為O點(diǎn)。記下此時(shí)兩只彈簧測力計(jì)的示數(shù)F1、F2，并沿兩細(xì)線標(biāo)記出力的方向。
3．如圖(c)所示，用力拉一只彈簧測力計(jì)。同樣將結(jié)點(diǎn)B拉到O處。記下此時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)F,并沿細(xì)線標(biāo)記出力的方向。
4．用力的圖示畫出F1、F2及F。
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科學(xué)探究力的合成PPT，第二部分內(nèi)容：數(shù)據(jù)分析及結(jié)論
1．?dāng)?shù)據(jù)分析
(1)比較F1、F2、F的大小和方向，能否看出三者之間的關(guān)系？試一試，將F1、F2、F的箭頭端用虛線連起來，找出滿足的規(guī)律并進(jìn)行論證。
(2)改變兩個(gè)力F1與F2的大小和夾角，再重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)兩次。
2．實(shí)驗(yàn)結(jié)論
在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，F(xiàn)是F1與F2的合力，F(xiàn)1、F2和F滿足平行四邊形定則。
誤差分析
1．使用中，彈簧測力計(jì)的彈簧和外殼之間、指針和外殼之間或彈簧測力計(jì)的外殼和紙面之間有摩擦力存在會(huì)引起系統(tǒng)誤差。
2．兩次測量拉力時(shí)，橡皮筋的結(jié)點(diǎn)不可能做到完全拉到同一點(diǎn)而造成偶然誤差。
3．兩個(gè)分力的夾角太小或太大，F(xiàn)1、F2數(shù)值太小，作出力的圖示求合力時(shí)，會(huì)造成偶然誤差。
注意事項(xiàng)
1．結(jié)點(diǎn)
(1)定位結(jié)點(diǎn)時(shí)要準(zhǔn)確；
(2)同一次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋結(jié)點(diǎn)位置必須保持不變。
2．拉力
(1)用彈簧測力計(jì)測拉力時(shí)要使拉力沿彈簧測力計(jì)軸線方向；
(2)應(yīng)使橡皮筋、彈簧測力計(jì)和細(xì)繩套位于與紙面平行的同一平面內(nèi)；
(3)兩個(gè)分力F1、F2間的夾角不要太大或太小。
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科學(xué)探究力的合成PPT，第三部分內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)
考點(diǎn)一 實(shí)驗(yàn)原理與操作
[典例1] 某同學(xué)做“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖。
(1)如果沒有操作失誤，圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AO方向的是________。
(2)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是________。
A．理想實(shí)驗(yàn)法 B．等效替代法
C．控制變量法 D.建立物理模型法
(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，主要的步驟是：
A．在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上；
B．用圖釘把橡皮筋的一端固定在板上的A點(diǎn)，在橡皮筋的另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系著繩套；
C．用兩個(gè)彈簧測力計(jì)分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O，記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個(gè)彈簧測力計(jì)的示數(shù)；
D．按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計(jì)的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F；
E．只用一只彈簧測力計(jì)，通過細(xì)繩套拉橡皮筋使其伸長，讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個(gè)力F′的圖示；
F．比較F′和F的大小和方向,看它們是否相同，得出結(jié)論。
上述步驟中，
①有重要遺漏的步驟的序號(hào)是________和________；
②遺漏的內(nèi)容分別是_____________________________
和________________________________________________。
(3)力的合成遵循平行四邊形定則，力的圖示法要表示出力的大小、方向和作用點(diǎn)，因此要表示出分力， 必須先測量出其大小和方向，故步驟C中遺漏了方向；合力與分力是一種等效替代的關(guān)系，替代的前提是等效，實(shí)驗(yàn)中合力與分力一定使橡皮筋產(chǎn)生相同的形變效果，故步驟E中遺漏了使結(jié)點(diǎn)到達(dá)同樣的位置。
[關(guān)鍵點(diǎn)撥]
(1)每次實(shí)驗(yàn)須保證結(jié)點(diǎn)位置保持不變，是為了使合力的作用效果與兩個(gè)分力共同作用的效果相同，這是物理學(xué)中等效替換的思想方法。
(2)由于力是矢量，不僅有大小，還有方向，實(shí)驗(yàn)中必須記錄“兩條細(xì)繩的方向”，比較時(shí)既要比較大小又要比較方向。
[對點(diǎn)訓(xùn)練]
1.在“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用圖釘把白紙固定在水平放置的木板上，將橡皮筋的一端固定在板上一點(diǎn)，兩個(gè)細(xì)繩套系在橡皮筋的另一端。用兩個(gè)彈簧測力計(jì)分別拉住兩個(gè)細(xì)繩套，互成角度地施加拉力，使橡皮筋伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)紙面上某一位置，如圖所示。請將以下的實(shí)驗(yàn)操作和處理補(bǔ)充完整：
①用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)位置，記為O；
②記錄兩個(gè)彈簧測力計(jì)的示數(shù)F1和F2，沿每條細(xì)繩(套)的方向用鉛筆分別描出幾個(gè)點(diǎn)，用刻度尺把相應(yīng)的點(diǎn)連成線；
考點(diǎn)二 數(shù)據(jù)處理和誤差分析
[典例2] 某探究小組做“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，將畫有坐標(biāo)軸(橫軸為x軸，縱軸為y軸，最小刻度表示1 mm)的紙貼在水平桌面上，如圖甲所示。將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(diǎn)(位于圖示部分之外)，另一端P位于y軸上的A點(diǎn)時(shí)，橡皮筋處于原長。
(1)用一只彈簧測力計(jì)將橡皮筋的P端沿y軸從A點(diǎn)拉至坐標(biāo)原點(diǎn)O，此時(shí)拉力F的大小可由彈簧測力計(jì)讀出。彈簧測力計(jì)的示數(shù)如圖乙所示，F(xiàn)的大小為________ N。
(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A點(diǎn)，現(xiàn)使用兩個(gè)彈簧測力計(jì)同時(shí)拉橡皮筋，再次將P端拉至O點(diǎn)。此時(shí)觀察到兩個(gè)拉力分別沿圖甲中兩條虛線所示的方向，由彈簧測力計(jì)的示數(shù)讀出兩個(gè)拉力的大小分別為F1＝4.2 N和F2＝5.6 N。
[關(guān)鍵點(diǎn)撥]
(1)彈簧測力計(jì)讀數(shù)時(shí)要依據(jù)最小刻度確定估讀位數(shù)，最終的讀數(shù)要以有效數(shù)字的形式給出。
(2)力的合成遵循平行四邊形定則，作圖時(shí)用刻度尺借助于三角板規(guī)范作圖。
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