高中物理2.5力的合成（第2课时）教学案教科版必修1.doc

2.5 力的合成 第二课时 实验：探究共点力合成的规律 [目标定位]　1.练习用作图法求两个力的合力.2.验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则． 1．实验原理：根据等效替代法，将橡皮筋的一端固定，另一端用两个力F1、F2，使其伸长一定长度，再用一个力F作用于橡皮筋的同一点，使其伸长同样的长度，那么F与F1、F2的作用效果相同；记下F1、F2的大小和方向，画出各个力的图示，就可以研究F与F1、F2的关系了． 　想一想： 每次实验都必须保证结点的位置不变，这样做的目的是什么？ 答案　每次实验都必须保证结点的位置不变，是为了使合力的作用效果与两个分力共同作用的效果相同，这是等效替代的思想． 2．实验器材：图板、白纸、图钉若干、细芯铅笔、橡皮筋、细绳套、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺． 一、实验步骤 在水平放置的图板上固定一张白纸，将橡皮筋的一端固定在图板上的K点处，橡皮筋的自然长度为KE，如图1(a)所示． 让橡皮筋在互成120°的两个弹簧测力计的共同作用下沿KE方向由E点伸长至O点，此时弹簧测力计的示数分别为F1和F2，作出F1和F2的图示，如图(b)所示．撤去F1和F2，用一个弹簧测力计直接拉着橡皮筋沿KE伸长到O点，此时弹簧测力计的示数为F，如图(c)所示，在同一张纸上作出F的图示． 图1 改变F1和F2的大小和方向，重复上述的实验和作图． 实验结论：用表示两个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形，它们所夹的对角线线段与用一个力拉时F几乎重合，我们可以认为合力F可以用以两分力F1、F2的线段为邻边作出的平行四边形的对角线表示． 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O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．结点O (1)定位O点时要力求准确； (2)同一次实验中橡皮筋拉长后的O点必须保持不变． 2．拉力 (1)用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向； (2)应使橡皮筋、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内； (3)两个分力F1、F2间的夹角θ不要太大或太小． 3．作图 (1)在同一次实验中，选定的比例要相同； (2)严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力． 典例精析 一、对实验原理的理解 例1　如图2所示是甲、乙两位同学在“共点力合成的规律”的实验中所得到的实验结果， 图2 若用F表示两个分力F1、F2的合力，用F′表示F1和F2的等效力，则可以判断________(填“甲”或“乙”)同学的实验结果是符合事实的． 解析　由题设可知，F为F1和F2的合力，通过平行四边形定则所得，而F′是F1和F2的等效力，即用一只弹簧测力计拉橡皮筋时的拉力，显然F′的方向应在细线的方向上，因甲同学F′的方向与细绳在同一直线上，故甲同学的实验结果是符合事实的． 答案　甲 借题发挥　理解实验原理是做好实验的关键，实验器材的选择实验方案的设计、实验步骤的安排、实验误差分析等都必须依据实验原理来进行． 二、实验操作要求 例2　在“共点力合成的规律”实验中： (1)部分实验步骤如下，请完成有关内容： A．将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端绑上两根细线． B．在其中一根细线挂上5个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图3甲所示，记录：____________、____________、____________. C．将步骤B中的钩码取下，分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码，用两光滑硬棒B、C使两细线互成角度，如图乙所示，小心调整B、C的位置，使________，记录_____________________________________________________________． 图3 (2)若通过探究得到“力的平行四边形定则”，那么图乙中 ＝________. 答案　(1)步骤B：钩码个数(或细线拉力)　橡皮筋与细线结点的位置O　细线的方向(说明：能反映细线方向的其他记录也可以)　步骤C：橡皮筋与细线结点的位置与步骤B中结点O的位置重合　钩码个数和对应的细线方向　(2) 三、实验数据的处理 例3　将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计．沿着两个不同的方向拉弹簧测力计，当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图4所示．这时弹簧测力计的读数可从图中读出． 　　　　　　图4　　　　　　　　　　　　　　　　图5 (1)由图可读