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1、第 5 课时 实验二 : 探究求合力的方法 实验详解 要点例析 一、实验目的 1. 用等效思想探究几个力的合成方法 . 2. 理解力的合成和合力的概念 , 掌握力的平行四边形定则 . 3. 培养学生应用作图法处理实验数据并得出结论的能力 . 实验详解 逐项说明 掌握 技能 二、实验原理 等效思想 : 一个力 F 的作用效果和两个力 F 1 、 F 2 的共同作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点 , 所以力 F 就是这两个力 F 1 和 F 2 的合力 . 作出力F 的图示 , 与根据平行四边形定则作出力 F 1 和 F 2 的合力 F 的图示比较 , 在实验误差允许的范围内 , F
2、 和 向相同 . 三、实验器材 方木板、白纸、弹簧测力计 ( 两个 ) 、橡皮条、细绳套 ( 两个 ) 、三角板、刻度尺、图钉 ( 多个 ) 、铅笔 . 四、实验步骤 1. 用图钉把白纸钉在方木板上 . 2. 把方木板平放在桌面上 ,用图钉把橡皮条的一端固定在 A 点 , 如图所示 , 橡皮条的另一端拴上两个细绳套 . 3. 用两个弹簧测力计分别拉住细绳套 , 互成角度地拉橡皮条 , 使橡皮条伸长到某一位置 O. 用铅笔描下 O 点的位置和两条细绳套的方向 , 并记录弹簧测力计的读数 . 注意在使用弹簧测力计的时候 ,要使它的弹簧与木板平面平行 . 4. 用铅笔和刻度尺从力的作用点 ( 位置
3、O) 沿着两条细绳套的方向画直线 , 按选定的标度作这两个弹簧测力计的拉力 F 1 和 F 2 的图示 , 以 F 1 和 F 2 为邻边利用刻度尺和三角板作平行四边形 , 过 O 点画平行四边形的对角线 , 即为合力 5. 只用一个弹簧测力计 , 通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样位置 O. 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 . 6. 比较力 F 与用平行四边形定则求得的合力 F 的大小和方向 , 在实验误差允许的范围内看它们是否相等 . 7. 改变两个分力的大小和夹角 , 再做两次实验 . 五、误差分析 产生原因 减小方法 读数误差 弹簧测力计数
4、据在允许的条件下 , 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 偶然 误差 作图误差 两分力夹角不能太大或太小 , 作图时两力的对边一定要平行 系统 误差 弹簧测力计本身的误差 选较精确的弹簧测力计 六、注意事项 1. 使用弹簧测力计前 , 要先观察指针是否指在零刻度处 , 若指针不在零刻度处 , 要设法调整指针 ,使之指在零刻度处 . 再将两个弹簧测力计的挂钩挂在一起 , 向相反方向拉 , 如果两个示数相同方可使用 . 2. 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 . 取掉细绳后 , 连直线确定力的方向
5、. 3. 在同一次实验中 , 使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同 . 4. 用两个弹簧测力计拉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 1 00 之间为宜 . 5. 读数时应注意使弹簧测力计与木板平行 , 并使细绳与弹簧测力计的轴线在同一 条直线上 , 避免弹簧与测力计外套之间有摩擦 . 6. 在同一次实验中 , 画力的图示选定的标度要相同 , 且标度要适当 . 力求使图示稍大些 . 类型一 实验操作技巧和误差分析 【例 1 】 在探究求合力的方法时 , 先将橡皮条的一端固定在水平木板上 , 另一端系上带有绳套的两根细绳 . 实验时 , 需要两次拉伸橡皮条
6、, 一次是通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条 , 另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条 . 要点例析 典例 精 析 把握规律 (1) 实验对两次拉伸橡皮条的要求中 , 下列哪些说法是正确的 ( ) A. 将橡皮条拉伸相同长度即可 B. 将橡皮条沿相同方向拉到相同长度 C. 将弹簧测力计都拉伸到相同刻度 D. 将橡皮条和绳的结点拉到相同位置 (2) 同学们在操作过程中有如下议论 , 其中对减小实验误差有益的说法是 ( ) A. 两细绳必须等长 B. 弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行 C. 用两弹簧测力计同时拉细绳时两弹簧测力计示数之差应尽可能大 D. 拉橡皮条的细绳要长些 ,
7、 标记同一细绳方向的两点要远些 解析 : (1) 实验中 , 两次拉伸橡皮条应使橡皮条沿相同方向拉到相同长度 , 即把橡皮条和绳的结点拉到相同位置 , 这样才能体现两种情况下拉力的相同效果 , 故选项 B 、 D 正确 ,A 、 C 错误 . (2) 为了减小实验误差应使细线长一些 , 且标记拉力方向的两点远些 , 两细绳是否等长没有必要 , 这样做才能保证力的方向更正确 , 故选项 D 正确 , 选项 A 错误 绳、橡皮条与木板平行 , 故选项 B 正确 . 至于两弹簧测力计的示数可以相同也可以有差异 , 不一定要两弹簧测力计示数之差应尽可能大 , 故选项 C 错误 . 答案 : (1)(2
8、)类型二 实验数据处理方法 【例 2 】 (2 0 12 年浙江理综 ) 在“探究求合力的方法”实验中 , 现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤 . (1) 为完成实验 , 某同学另找来一根弹簧 , 先测量其劲度系数 , 得到的实验数据如表 : 弹力 F(N) 伸长量 x(10- 2m ) 用作图法求得该弹簧的劲度系数 k= N /m; (2) 某次实验中 , 弹簧秤的指针位置如图所示 , 其读数为 N; 同时利用 ( 1) 中结果获得弹簧上的弹力值为 2. 50 N , 请画出这两个共点力的合力 F 合 ; (3) 由图得到 F 合 = N. 解析 : (1) 如图所示 , 在图象上取相距较远的两点 P(、 Q( 弹簧的劲度系数k=N/ N/3 N/m; (2) 弹簧秤的读数为 , 利用作图法作出合力的图示 , 如图所示 . (3) 由 (2) 中图示可得 F 合 =3 . 答案 : (1) 图见解析 53(51 55) (2) 图见解析 (3) 点击进入课后训练 点击进入检测试题
