2022-2023學(xué)年人教版必修第一冊(cè) 第三章 4 第2課時(shí) 實(shí)驗(yàn)：探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律 學(xué)案

1、第2課時(shí)實(shí)驗(yàn)：探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律1本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是_。2思考：如何正確使用彈簧測(cè)力計(jì)？3思考：用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條時(shí)需要記錄哪些內(nèi)容？4判斷下列說(shuō)法正確的是_。同一次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，結(jié)點(diǎn)的位置必須都拉到同一位置O點(diǎn)，不能隨意變動(dòng)。用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條時(shí)，應(yīng)使兩細(xì)繩之間的夾角恒為90，以便于算出合力的大小。為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)盡量使兩彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)達(dá)到量程的最大值。為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果盡可能的準(zhǔn)確，每次拉橡皮條時(shí)，兩彈簧測(cè)力計(jì)必須保持與木板平行。理論值不一定沿橡皮條方向，但單個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F一定沿橡皮條方向。1完成以下“驗(yàn)證平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)主要步驟：(1)如

2、圖甲，用兩只彈簧測(cè)力計(jì)分別勾住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長(zhǎng)，記下結(jié)點(diǎn)位置O和_。(2)如圖乙，用一只彈簧測(cè)力計(jì)勾住細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到_，記下細(xì)繩套的方向(如圖丙中的c)，讀得彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F_。(3)如圖丙，按選定的標(biāo)度作出了F1、F2的圖示，請(qǐng)?jiān)趫D丙中：a按同樣的標(biāo)度作出力F的圖示；b按力的平行四邊形定則作出F1、F2的合力F。2某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)，如圖甲所示，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(huà)出的圖。(1)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、2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，主要的步驟如下。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(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別勾住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長(zhǎng)，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(cè)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個(gè)彈簧測(cè)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只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，通過(guò)細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長(zhǎng)，讀出彈簧測(cè)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?cè)谡`差范圍內(nèi)是否相同，得出

4、結(jié)論。上述步驟中：有重要遺漏的步驟的序號(hào)是_和_；遺漏的內(nèi)容分別是_和_。3某同學(xué)在做“探究力的合成”的實(shí)驗(yàn)中。(1)圖中B彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為_(kāi)N；(本實(shí)驗(yàn)用的彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的單位為N)(2)有關(guān)此實(shí)驗(yàn)，下列敘述正確的是_。A橡皮筋的拉力是兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力的合力B兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力可以同時(shí)比橡皮筋的拉力大C兩次拉橡皮筋時(shí)，不需將橡皮筋結(jié)點(diǎn)拉到同一位置OD若只增大某一只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力大小而要保證橡皮筋結(jié)點(diǎn)位置不變，另一只彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小也要變大4某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)，安裝好的實(shí)驗(yàn)器材如圖甲所示，圖中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

5、某次實(shí)驗(yàn)時(shí)OB細(xì)繩所連接的彈簧測(cè)力計(jì)的指針指示情況。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)圖乙中彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為_(kāi)N；(2)關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作的說(shuō)法正確的是_。A用鉛筆挨著細(xì)繩畫(huà)出直線，即為拉力的方向B.用彈簧測(cè)力計(jì)拉細(xì)繩時(shí)細(xì)繩要與白紙平行C在用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)要注意使兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)相等(3)某次實(shí)驗(yàn)中在方格白紙上作出兩彈簧測(cè)力計(jì)的力的圖示如圖丙所示，在圖中作出合力的圖示，并測(cè)量合力的大小為_(kāi)N(圖中每個(gè)正方形小格邊長(zhǎng)均表示1 N，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。5某同學(xué)用如圖甲所示的裝置做“探究求合力方法”的實(shí)驗(yàn)。將一固定有白紙的木板豎直平行放在鐵架臺(tái)和輕彈簧所在平面后面，其部分實(shí)驗(yàn)操作如下，請(qǐng)完成下列

6、內(nèi)容：(1)如圖甲，在白紙上記下懸掛兩個(gè)鉤碼時(shí)彈簧末端的位置O，根據(jù)兩鉤碼的重力，在白紙上作出彈簧所受的拉力F，如圖丙所示；(2)如圖乙所示，卸下鉤碼。然后將兩細(xì)繩套系在彈簧下端，用兩彈簧測(cè)力計(jì)將輕彈簧末端拉到同一位置O，記錄_，其中B彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為_(kāi)N；(3)該同學(xué)在坐標(biāo)紙上畫(huà)出兩彈簧拉力FA、FB的大小和方向如圖丙所示，請(qǐng)?jiān)趫D丙中作出FA、FB的合力F，若F與F在誤差范圍內(nèi)相同，可知力的合成遵循平行四邊形定則；(4)造成F和F不相等的可能原因是什么？6.用如圖所示的器材和方法可以驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”。在圓形桌子透明桌面上平鋪一張白紙，在桌子邊緣安裝三個(gè)光滑的滑輪，其中，滑輪P1固

7、定在桌子邊，滑輪P2、P3可沿桌邊移動(dòng)。第一次實(shí)驗(yàn)中，步驟如下：A在三根輕繩下掛上一定數(shù)量的鉤碼，并使結(jié)點(diǎn)O靜止，且OP1、OP2、OP3與桌面平行；B.在白紙上描下O點(diǎn)的位置和三根繩子的方向，以O(shè)點(diǎn)為起點(diǎn)，作出三個(gè)拉力的圖示；C以繞過(guò)P2、P3繩的兩個(gè)力為鄰邊作平行四邊形，作出O點(diǎn)為起點(diǎn)的平行四邊形的對(duì)角線，量出對(duì)角線的長(zhǎng)度；D檢驗(yàn)對(duì)角線的長(zhǎng)度和繞過(guò)滑輪P1繩拉力的圖示的長(zhǎng)度是否一樣，方向是否在一條直線上。(1)這次實(shí)驗(yàn)中，若一根繩掛的鉤碼質(zhì)量為m，另一根繩掛的鉤碼質(zhì)量為2m，則第三根繩掛的鉤碼質(zhì)量一定大于_且小于_。(2)第二次實(shí)驗(yàn)時(shí)，改變滑輪P2、P3的位置和相應(yīng)繩上鉤碼的數(shù)量，使結(jié)點(diǎn)平

8、衡，繩的結(jié)點(diǎn)_(選填“必須”或“不必”)與第一次實(shí)驗(yàn)中白紙上描下的O點(diǎn)重合。實(shí)驗(yàn)中，若桌面不水平_(選填“會(huì)”或“不會(huì)”)影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。7.某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”。(1)實(shí)驗(yàn)步驟如下：用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出鉤碼的重力，記為F；將彈簧的一端固定于鐵架臺(tái)上的C處，在豎直放置的木板上貼一張坐標(biāo)紙，在彈簧末端掛上該鉤碼，如圖甲所示，在坐標(biāo)紙上記下此時(shí)彈簧末端的位置O；取下鉤碼，將兩條一模一樣的橡皮筋套在彈簧末端，用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)共同將彈簧末端拉到同一位置O，記錄此時(shí)兩條橡皮筋伸長(zhǎng)的方向，如圖乙所示，并記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)FA和FB；選好標(biāo)度，在坐標(biāo)紙上畫(huà)出兩個(gè)彈簧測(cè)力

9、計(jì)的拉力FA和FB的圖示，并根據(jù)平行四邊形定則求出合力F；按同一標(biāo)度，在坐標(biāo)紙上畫(huà)出掛一個(gè)鉤碼時(shí)彈簧所受的拉力F的圖示；比較_的一致程度，若有較大的差異，對(duì)其原因進(jìn)行分析，做出相應(yīng)的改進(jìn)后重新實(shí)驗(yàn)。(2)同學(xué)們?cè)诓僮髦杏腥缦伦h論，其中說(shuō)法正確的有_。A兩個(gè)分力FA、FB間夾角越大越好B圖乙中所示的兩條橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度不可能相等C.彈簧測(cè)力計(jì)、橡皮筋、彈簧都應(yīng)與木板平行D用兩彈簧測(cè)力計(jì)同時(shí)拉橡皮筋時(shí)兩彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)之差應(yīng)盡可能大第2課時(shí)實(shí)驗(yàn)：探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律必備知識(shí) 落實(shí)1等效替代法2(1)將兩彈簧測(cè)力計(jì)調(diào)零后，水平互鉤對(duì)拉過(guò)程中，讀數(shù)相同，可選；若不同，應(yīng)另?yè)Q或調(diào)整校準(zhǔn)，直至相同

10、為止。(2)使用時(shí)，讀數(shù)應(yīng)盡量大些，但不能超出范圍。(3)被測(cè)力的方向應(yīng)與軸線方向一致。(4)讀數(shù)時(shí)應(yīng)正對(duì)、平視刻度。3(1)O的位置；(2)兩彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)；(3)兩細(xì)繩方向。4知能素養(yǎng) 進(jìn)階1【解析】(1)如題圖甲，用兩只彈簧測(cè)力計(jì)分別勾住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長(zhǎng)，記下結(jié)點(diǎn)位置O和兩彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1、F2以及兩細(xì)繩套的方向；(2)如題圖乙，用一只彈簧測(cè)力計(jì)勾住細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O，記下細(xì)繩套的方向，由圖示彈簧測(cè)力計(jì)可讀得其示數(shù)F4.0 N；(3)根據(jù)力的平行四邊形定則，作出F1、F2的合力F，如圖所示。答案：(1)兩測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1、F2以及兩細(xì)繩套的方向

11、(2)同一位置O4.0 N(3)見(jiàn)解析圖2【解析】(1)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是等效替代法，故選B；(2)有重要遺漏的步驟的序號(hào)是C和E，C中應(yīng)加上“記下兩條細(xì)繩的方向”；E中應(yīng)說(shuō)明“把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O”。答案：(1)B(2)CEC中應(yīng)加上“記下兩條細(xì)繩的方向”E中應(yīng)說(shuō)明“把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O”3【解析】(1)彈簧測(cè)力計(jì)分度值為0.2 N，其示數(shù)為3.6 N；(2)兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉力的合力與橡皮筋的拉力相反，故橡皮筋的拉力不是合力，A錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)，彈簧測(cè)力計(jì)的拉力應(yīng)不超過(guò)量程，兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小沒(méi)有要求，兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力可以同時(shí)比橡皮筋的拉力大，B正確；根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求，

12、兩次拉橡皮筋時(shí)，需將橡皮筋結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O，這樣做的目的是保證兩次彈簧測(cè)力計(jì)拉力的效果相同，C錯(cuò)誤；根據(jù)平行四邊形定則，若只增大某一只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力大小而要保證橡皮筋結(jié)點(diǎn)位置不變，則需同時(shí)調(diào)整另一只彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小與方向，D錯(cuò)誤。答案：(1)3.6(2)B4【解析】(1)由題圖可知，彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.1 N，指針在3 N以下第8個(gè)小格處，故彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為3.80 N，由于讀數(shù)時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤差，故3.793.81 N均可。(2)靠近輕繩取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)位置的點(diǎn)，將兩點(diǎn)連線，即為拉力的方向，故A錯(cuò)誤；若細(xì)繩傾斜，則繩子拉力傾斜，拉力會(huì)變大，因此細(xì)繩應(yīng)平行于白紙拉動(dòng)，故B正確；兩細(xì)繩拉力

13、不一定相等，故C錯(cuò)誤。(3)以兩力為鄰邊作出平行四邊形的對(duì)角線，如圖所示；用刻度尺量出對(duì)角線的長(zhǎng)度為方格邊長(zhǎng)的6.5倍，則合力的大小為6.5 N，由于誤差的存在，6.36.7 N均可。答案：(1)3.80(3.793.81均可)(2)B(3)圖見(jiàn)解析6.5(6.36.7均可)5【解析】(2)如圖乙所示，卸下鉤碼。然后將兩細(xì)繩套系在彈簧下端，用兩彈簧測(cè)力計(jì)將輕彈簧末端拉到同一位置O，記錄細(xì)繩套AO、BO的方向及兩彈簧測(cè)力計(jì)相應(yīng)的讀數(shù)；由圖乙所示彈簧測(cè)力計(jì)可知，其分度值為0.1 N，則B彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為11.40 N；(3)作出FA、FB的合力F如圖；(4)細(xì)繩拉力與白紙面不平行。(合理即可)答

14、案：(2)細(xì)繩套AO、BO的方向及兩彈簧測(cè)力計(jì)相應(yīng)的讀數(shù)11.40(3)見(jiàn)解析圖(4)見(jiàn)解析6【解析】(1)若一根繩掛的鉤碼質(zhì)量為m，另一根繩掛的鉤碼質(zhì)量為2m，則兩繩子的拉力分別為：mg、2mg，兩繩子拉力的合力F的范圍是：|2mgmg|Fmg2mg，即：mgF3mg，三力的合力為零，則第三根繩掛的鉤碼質(zhì)量范圍在m到3m之間，即第三根繩掛的鉤碼質(zhì)量一定大于m；同理第三根繩掛的鉤碼質(zhì)量一定小于3m。(2)本實(shí)驗(yàn)不是先用一根繩拉，然后用兩根繩去拉，使一根繩拉的作用效果與兩根繩拉的作用效果相同，而是三根繩都直接拉O點(diǎn)，所以O(shè)點(diǎn)的位置可以改變，只要保證三力平衡即可，所以不必與第一次實(shí)驗(yàn)中白紙上描下的O點(diǎn)重合。同理只要保證能使結(jié)點(diǎn)平衡即可，所以桌面不水平也不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。答案：(1)m3m(2)不必不會(huì)7【解析】(1)驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)是利