教科版物理必修一 第二章7 解密共點(diǎn)力合成的實(shí)驗(yàn)（講義）

1、.高中物理解密共點(diǎn)力合成的實(shí)驗(yàn)一、考點(diǎn)打破：知識點(diǎn)考綱要求題型說明力的合成實(shí)驗(yàn)1. 理解合力與分力的等效性2. 掌握共點(diǎn)力的合成規(guī)律實(shí)驗(yàn)題選擇題本知識點(diǎn)屬于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，高考中實(shí)驗(yàn)根本上一力一電的形式，所以本實(shí)驗(yàn)為力學(xué)實(shí)驗(yàn)的高頻考點(diǎn)二、重難點(diǎn)提示：重難點(diǎn)：理解實(shí)驗(yàn)原理，并能利用合力與分力的等效性探究共點(diǎn)力合成規(guī)律。一、根本概念1. 合力與分力1定義：假如一個力的作用效果跟幾個力共同作用的效果一樣，這一個力就叫那幾個力的合力，那幾個力就叫這個力的分力。2邏輯關(guān)系：合力和分力是一種等效替代關(guān)系。2. 共點(diǎn)力：作用在物體上的力的作用線或作用線的反向延長線交于一點(diǎn)的兩個或多個力。二、探究合成規(guī)律根本實(shí)驗(yàn)要

2、求規(guī)律方法總結(jié)1. 實(shí)驗(yàn)原理互成角度的兩個力F1、F2與另外一個力F產(chǎn)生一樣的效果，看F1、F2用平行四邊形定那么求出的合力F與F在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)是否相等。2. 實(shí)驗(yàn)器材木板、白紙、圖釘假設(shè)干、橡皮條、細(xì)繩、彈簧測力計兩個、三角板、刻度尺。3. 實(shí)驗(yàn)步驟1用圖釘把一張白紙釘在程度桌面上的木板上。2用兩個彈簧測力計分別鉤住兩個細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O，如實(shí)驗(yàn)原理圖所示。3用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)O的位置和兩個細(xì)繩套的方向，并記錄彈簧測力計的讀數(shù)，利用刻度尺和三角板根據(jù)平行四邊形定那么求出合力F。4只用一個彈簧測力計，通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到與前面一樣的位置O，記

3、下彈簧測力計的讀數(shù)F和細(xì)繩的方向。5比較F與用平行四邊形定那么求得的合力F，看它們在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等。1. 正確使用彈簧測力計1將兩只彈簧測力計調(diào)零后程度互鉤對拉過程中，讀數(shù)一樣，可選；假設(shè)不同，應(yīng)另換或調(diào)校，直至一樣為止。2使用時，讀數(shù)應(yīng)盡量大些，但不能超出范圍。3被測力的方向應(yīng)與軸線方向一致。4讀數(shù)時應(yīng)正對、平視刻度。2. 本卷須知1位置不變：在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長時結(jié)點(diǎn)的位置一定要一樣。2角度適宜：用兩個彈簧測力計鉤住細(xì)繩套互成角度地拉橡皮條時，其夾角不宜太小，也不宜太大，以60°100°之間為宜。3在合力不超出量程及在橡皮條彈性限度內(nèi)形變應(yīng)盡量大一

4、些。細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些，便于確定力的方向。4統(tǒng)一標(biāo)度：在同一次實(shí)驗(yàn)中，畫力的圖示選定的標(biāo)度要一樣，并且要恰中選定標(biāo)度，使力的圖示稍大一些。3. 誤差分析1誤差來源：除彈簧測力計本身的誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差等。2減小誤差的方法：實(shí)驗(yàn)過程中讀數(shù)時，眼睛一定要正視彈簧測力計的刻度，要按有效數(shù)字和彈簧測力計的精度正確讀數(shù)和記錄。作圖時用刻度尺借助于三角板，使表示兩力的對邊一定要平行?？紤]：1. 本實(shí)驗(yàn)一定要用量角器量出兩分力之間的夾角嗎？2. 兩分力一定成直角嗎？3. 本實(shí)驗(yàn)假設(shè)無彈簧秤，可以用橡皮筋取代嗎？假設(shè)可以，需要測量哪些量？例題1 某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定那么的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所

5、示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細(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假如沒有操作失誤，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，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. 用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn)，在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系著繩套；C. 用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O，記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個彈簧測力計的示

6、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的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定那么求出合力F；E. 只用一只彈簧測力計，通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個力F的圖示；F. 比較F和F的大小和方向，看它們是否一樣，得出結(jié)論。上述步驟中，有重要遺漏的步驟的序號是_和_；遺漏的內(nèi)容分別是_和_。思路分析：1由一個彈簧測力計拉橡皮條至O點(diǎn)的拉力一定沿AO方向；而根據(jù)平行四邊形定那么作出的合力，由于誤差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿AO方向的是F。2一個力的作用效果與兩個力的作用效果一樣，它們的作用效果可以等效替代，故B正確。3根據(jù)

7、“驗(yàn)證力的平行四邊形定那么實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)程可知，有重要遺漏的步驟的序號是C、E。在C中未記下兩條細(xì)繩的方向，E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O。答案：1F2B3CEC中應(yīng)加上“記下兩條細(xì)繩的方向E中應(yīng)說明“把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O例題2 某同學(xué)嘗試用橡皮筋等器材驗(yàn)證力的平行四邊形定那么，他找到兩條一樣的橡皮筋遵循胡克定律和假設(shè)干小重物，以及刻度尺、三角板、鉛筆、細(xì)繩、白紙、釘子，設(shè)計了如下實(shí)驗(yàn)：將兩條橡皮筋的一端與細(xì)繩連接，結(jié)點(diǎn)為O，細(xì)繩下掛一重物，兩橡皮筋的另一端也都連有細(xì)繩。實(shí)驗(yàn)時，先將一條橡皮筋的另一端的細(xì)繩固定在墻上的釘子A上，另一條橡皮筋任其下垂，再將另一條橡皮筋的另一端的

8、細(xì)繩也固定在墻上的釘子B上，如下圖。1為完成實(shí)驗(yàn)，下述操作中必須的是_a. 兩橡皮筋的另一端連接的細(xì)繩a、b長度要一樣b. 要測量橡皮筋的原長c. 要測量圖中橡皮筋的長度d. 要記錄圖甲中結(jié)點(diǎn)O的位置及過結(jié)點(diǎn)O的豎直方向e. 要記錄圖乙中結(jié)點(diǎn)O的位置及過結(jié)點(diǎn)O的豎直方向2對該實(shí)驗(yàn)“兩條一樣的橡皮筋的要求理解正確的為_a. 橡皮筋的材料和原長一樣即可b. 橡皮筋的材料和粗細(xì)一樣即可c. 橡皮筋的材料、原長和粗細(xì)均要一樣思路分析：1首先應(yīng)明白該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理，即用橡皮筋的伸長量來表示彈力的大小，所以實(shí)驗(yàn)中一定要測橡皮筋的長度，而沒必要關(guān)心細(xì)繩a、b的長度，b和c是需要的，為了確保力的合成的等效性，

9、懸掛重物后結(jié)點(diǎn)O的位置必須一樣，且是圖乙中的，而不能是圖甲中的，e是必需的。2為了能用橡皮筋的伸長量表示彈力大小，滿足Fkx，應(yīng)讓k值一樣，即橡皮筋的材料、粗細(xì)、原長均要一樣，c正確。答案：1bce2c方法提升：等效法和作圖法在探究力的合成與分解規(guī)律中的應(yīng)用。1. 等效法是指兩個彈簧測力計同時拉橡皮筋使橡皮筋產(chǎn)生的形變與一個彈簧測力計單獨(dú)拉橡皮筋產(chǎn)生的形變一樣，應(yīng)使兩個彈簧測力計拉橡皮筋時，結(jié)點(diǎn)的位置與一個彈簧測力計拉橡皮筋時結(jié)點(diǎn)的位置是同一個位置。2. 作圖法是用來驗(yàn)證兩個彈簧測力計拉力的合力與單個彈簧測力計拉力的大小、方向是否一樣的。例題 將橡皮筋的一端固定在A點(diǎn)，另一端拴上兩根細(xì)繩，每根細(xì)繩分別連著一個量程為5 N、最小刻度為0.1 N的彈簧測力計，沿著兩個不同的方向拉彈簧測力計，當(dāng)橡皮筋的活動端拉到O點(diǎn)時，兩根細(xì)繩互相垂直，如下圖。這時彈簧測力計的讀數(shù)可從圖中讀出。1由圖可讀得兩個互相垂直的拉力的大小分別為_ N和_ N。2在如下圖的方