【物理】2023-2024学年高一上人教版(2019)必修第一册 探究两个互成角度的力的合成规律.pptx
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1、2024届届高高考考物物理理一一轮轮复复习习攻攻略略(必必修修 1)专题十 探究两个互成角度的力的合成规律新人教版复习目标:复习目标:1、掌握实验原理与操作,会做出必要数据处理及误差分析。2、能够在原型实验基础上,进行实验原理、器材的创新。夯实考点夯实考点考点一考点一 原型试验原型试验实验目的、器材、原理、步骤、数据处理实验目的、器材、原理、步骤、数据处理 注意事项、误差分析注意事项、误差分析1.1.实验目的:实验目的:探究两个互成角度的力的合成规律。探究两个互成角度的力的合成规律。2.2.实验器材:实验器材:方方木木板板、白白纸纸、弹弹簧簧测测力力计计(两两个个)、细细绳绳、轻轻质质小小圆圆
2、环环、三三角角板板、图图钉钉(若若干干)、铅笔铅笔.橡皮条橡皮条刻度尺刻度尺3 3.实验原理:实验原理:1.1.合合力力F F的的确确定定:一一个个力力F F的的作作用用效效果果与与两两个个共共点点力力F F1 1与与F F2 2共共同同作作用用的的效效果果都都是是把把橡皮条拉伸到某点,则橡皮条拉伸到某点,则F F为为F F1 1和和F F2 2的合力的合力.2.2.合合力力理理论论值值F F的的确确定定:根根据据平平行行四四边边形形定定则则作作出出F F1 1和和F F2 2的的合合力力F F的的图图示示,求求出出合合力力的的理论值理论值F F.3.3.在实验误差允许的范围内,比较在实验误差
3、允许的范围内,比较F F和和F F是否是否 相等、相等、相同相同.大小大小方向方向.在在方方木木板板上上用用图图钉钉固固定定一一张张白白纸纸,如如图图1 1甲甲所所示示,用用图图钉钉把把橡橡皮皮条条的的一一端端固固定定在在木木板板上上A A点点,在在橡橡皮皮条条的的另另一一端端挂挂上轻质小圆环上轻质小圆环.用用两两个个弹弹簧簧测测力力计计分分别别钩钩住住小小圆圆环环,互互成成角角度度地地拉拉橡橡皮皮条条,将将结结点点拉拉到到某某位位置置O O,用用铅铅笔笔描描下下结结点点O O的的位位置置和和拉拉线线的的 ,并记录两弹簧测力计的读数并记录两弹簧测力计的读数.方向方向4 4.实验步骤及数据处理:
4、实验步骤及数据处理:4 4.实验步骤及数据处理:实验步骤及数据处理:.用用一一个个弹弹簧簧测测力力计计拉拉橡橡皮皮条条,将将结结点点拉拉到到 ,记下弹簧测力计的读数和拉线记下弹簧测力计的读数和拉线的的 .同一位置同一位置O O方向方向.如图所示,利用刻度尺和三角板,按适如图所示,利用刻度尺和三角板,按适当的比例作出用两个弹簧测力计拉时的拉力当的比例作出用两个弹簧测力计拉时的拉力F F1 1和和F F2 2的图示以及用一个弹簧测力计拉时的的图示以及用一个弹簧测力计拉时的拉力拉力F F的图示,以的图示,以F F1 1、F F2 2为邻边画为邻边画出出 ,并画出对角线并画出对角线F F.比较比较F
5、F与与F F的大小和方向,看它们在实的大小和方向,看它们在实验误差允许范围内是否相同,从而验证平行验误差允许范围内是否相同,从而验证平行四边形定则四边形定则.平行四边形平行四边形实验演示:实验演示:2N记录效果记录方向5 5注意事项:注意事项:.结结点点:(1)(1)定定位位O O点点时时要要力力求求准准确确;(2)(2)同同一一次次实实验验中中橡橡皮皮条条拉拉长长后后的的O O点点必须必须保持保持 不变不变.拉拉力力:(1)(1)用用弹弹簧簧测测力力计计测测拉拉力力时时要要使使拉拉力力沿沿弹弹簧簧测测力力计计轴轴线线方方向向;(2)(2)应应使使橡橡皮皮条条、弹弹簧簧测测力力计计和和小小圆圆
6、环环位位于于与与纸纸面面 的的同同一一平平面面内内;(3)(3)两两个分力个分力F F1 1、F F2 2间的夹角间的夹角不要太大或太小不要太大或太小.作作图图:(1)(1)在在同同一一次次实实验验中中,选选定定的的比比例例要要 ;(2)(2)严严格格按按力力的的图图示示要求和几何作图法作出平行四边形,求出合力要求和几何作图法作出平行四边形,求出合力.位置位置平行平行相同相同6 6误差分析:误差分析:.弹簧测力计使用前没调零会造成误差弹簧测力计使用前没调零会造成误差.实实验验时时弹弹簧簧测测力力计计的的弹弹簧簧和和外外壳壳之之间间、指指针针和和外外壳壳之之间间或或弹弹簧簧测测力力计计的的外外壳
7、壳和和纸面之间有摩擦力存在会造成误差纸面之间有摩擦力存在会造成误差.两次测量拉力时,橡皮条的结点没有拉到同一点会造成偶然误差两次测量拉力时,橡皮条的结点没有拉到同一点会造成偶然误差.两两个个分分力力的的夹夹角角太太小小或或太太大大以以及及F F1 1、F F2 2数数值值太太小小,应应用用平平行行四四边边形形定定则则作作图图时时,都会造成偶然误差都会造成偶然误差.典例典例11(20232023秋秋广东潮州广东潮州高三潮州市高级中学校考阶段练习)在高三潮州市高级中学校考阶段练习)在“探究求合力的方法探究求合力的方法”的实验中:的实验中:(1 1)橡皮筋的一端固定在木板上,另一端挂一个轻质的小圆环
8、,用两个弹簧测力计把橡皮筋一端的小圆环)橡皮筋的一端固定在木板上,另一端挂一个轻质的小圆环,用两个弹簧测力计把橡皮筋一端的小圆环拉到某一确定的点拉到某一确定的点“O”“O”时其合力用时其合力用F F表示。再用一个弹簧测力计将橡皮筋的小圆环拉到同一点表示。再用一个弹簧测力计将橡皮筋的小圆环拉到同一点“O”“O”时,其时,其拉力用表示,则下面作出的图形正确的是拉力用表示,则下面作出的图形正确的是 (选填(选填“甲甲”或或“乙乙”)。)。(2 2)本实验用弹簧测力计测量力的大小,图丙中弹簧测力计的示数为)本实验用弹簧测力计测量力的大小,图丙中弹簧测力计的示数为 N N。(3 3)在做完实验后,某同学
9、将其实验操作过程进行了回顾,并在笔记本上记下如下几条体会,你认为他的)在做完实验后,某同学将其实验操作过程进行了回顾,并在笔记本上记下如下几条体会,你认为他的体会中正确的是体会中正确的是 。A A本实验采用的科学方法是等效替代法本实验采用的科学方法是等效替代法B B必须使分力与合力在同一平面内必须使分力与合力在同一平面内C C若两测力计方向不变,大小各增加若两测力计方向不变,大小各增加1N1N,则合力的方向也不变,大小也增加,则合力的方向也不变,大小也增加1N1ND D无论重复多少次实验,都必须使小圆环拉到同一位置无论重复多少次实验,都必须使小圆环拉到同一位置O O点点经典例题经典例题(4 4
10、)如图所示,使弹簧测力计)如图所示,使弹簧测力计b b从水平位置开始顺时针缓慢转动至竖直方向,在这个过程中保持从水平位置开始顺时针缓慢转动至竖直方向,在这个过程中保持O O点位置和弹簧点位置和弹簧测力计测力计a a的拉伸方向不变,则在整个过程中关于弹簧测力计的拉伸方向不变,则在整个过程中关于弹簧测力计a a、b b的读数变化,下列说法正确的是的读数变化,下列说法正确的是 (填选项(填选项前的字母)前的字母)A Aa a的读数增大,的读数增大,b b的读数减小的读数减小B Ba a的读数减小,的读数减小,b b的读数增大的读数增大C Ca a的读数减小,的读数减小,b b的读数先增大后减小的读数
11、先增大后减小D Da a的读数减小,的读数减小,b b的读数先减小后增大的读数先减小后增大(5 5)某同学通过多次实验得出:力的合成遵循平行四边形定则,图为根据其中一次实验数据画出的两个力、的)某同学通过多次实验得出:力的合成遵循平行四边形定则,图为根据其中一次实验数据画出的两个力、的图示,请利用平行四边形定则作图得到这两个力的合力图示,请利用平行四边形定则作图得到这两个力的合力F=F=N N。【答案】甲 3.6 AB D 7【详解】(1)1 用一个弹簧测力计将橡皮筋的小圆环拉到点“O”时的拉力F必与橡皮筋在同一条直线上,用两个弹簧测力计将小圆环拉到点“O”时的合力F是通过平行四边形法则作图所
12、得,因为误差的存在会偏离橡皮筋所在的直线。故选甲。(2)2 丙中弹簧测力计的示数为3.6N。(3)3 A本实验采用的科学方法是等效替代法,故A正确;B实验中必须使分力与合力在同一平面内,故B正确;C若两测力计方向不变,大小各增加1N,则合力的方向不一定不变,大小也不一定增加1N,故C错误;D不同次的实验中,可以把小圆环拉到不同的位置,故D错误。故选AB。(4)4对小圆环受力分析可知Fa逐渐减小,Fb先减小后增大,所以a的读数减小,b的读数先减小后增大,故选D。(5)5由平行四边形法则作图如下,可得F=7N。变式变式1 1 (20232023天津天津统考模拟预测)某同学用统考模拟预测)某同学用A
13、 A、B B,C C三个弹簧测力计三个弹簧测力计“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”。装置如图。装置如图甲所示。将弹簧测力计甲所示。将弹簧测力计A A的一端固定在水平白纸上的的一端固定在水平白纸上的P P点,三个细线套点,三个细线套L L1 1、L L2 2、L L3 3共系于一个结点。另一端分别系于共系于一个结点。另一端分别系于弹簧测力计弹簧测力计A A、B B、C C上,拉动上,拉动B B、C C两个弹簧测力计。使结点与白纸上两个弹簧测力计。使结点与白纸上O O点重合。这时细线套点重合。这时细线套L L2 2、L L3 3垂直,弹簧测力垂直,弹簧测力A A的示数如图甲所示。的示
14、数如图甲所示。(1 1)图甲中弹簧测力计)图甲中弹簧测力计A A的示数为的示数为_N_N;若弹簧测力计;若弹簧测力计B B的示数为的示数为2.10N2.10N。则当弹簧测力计。则当弹簧测力计C C的示数约为的示数约为_N_N时,力的平行四边形定则得到验证。时,力的平行四边形定则得到验证。(2 2)该同学利用作图法验证平行四边形定则,记录三个弹簧测力计的示数,同时在白纸上确定)该同学利用作图法验证平行四边形定则,记录三个弹簧测力计的示数,同时在白纸上确定_,作,作出的图如图乙所示,其中出的图如图乙所示,其中F与测力计与测力计A A对线套对线套L L1 1的拉力等大反向,如果在误差允许的范围内。的
15、拉力等大反向,如果在误差允许的范围内。_,则力,则力的平行四边形定则得到验证。的平行四边形定则得到验证。(3 3)实验时为减小误差,下列说法正确的是)实验时为减小误差,下列说法正确的是_。(填正确答案标号)(填正确答案标号)A A三个细线套应适当长一些三个细线套应适当长一些B B三个细线套应与白纸平面平行三个细线套应与白纸平面平行C C三个测力计应该完全相同三个测力计应该完全相同D D三个测力计的示数越大越好三个测力计的示数越大越好变式训练变式训练【答案】2.90 2.00 三个力的方向或三个细线套的方向 F与大小相等,方向相同 AB 【详解】(1)12图甲中弹簧测力计A的示数为2.90,弹簧
16、测力计B的示数为2.10,则当弹簧测力计C的示数约为 ,力的平行四边形定则得到验证。(2)3记录三个弹簧测力计的示数,同时在白纸上确定三个力的方向;4如果在误差允许的范围内,F与F大小相等,方向相同,则力的平行四边形定则得到验证。(3)5A为了减少力的测量误差,三个细线套应适当长一些,A项正确;B拉线方向应与白纸平面平行,避免形成垂直白纸的分力,B正确;C三个测力计不一定要相同,C项错误;D三个测力计的示数适中,并不是越大越好,D项错误。故选AB。夯实考点夯实考点考点二考点二实验方案的改进 1.1.实验原理的创新:实验原理的创新:创新思路:创新思路:(1 1)橡皮筋拉力)橡皮筋拉力物体重力:合
17、力的大小和方向恒定物体重力:合力的大小和方向恒定(2 2)分力任意角度)分力任意角度某一分力水平:该分力的方向恒定某一分力水平:该分力的方向恒定夯实考点夯实考点考点二考点二实验方案的改进 2.2.实验器材的创新:实验器材的创新:典例典例22(20222022秋秋广东汕头广东汕头高三校考阶段练习)某同学用如图所示的实验装置来高三校考阶段练习)某同学用如图所示的实验装置来“验证力的平行四边形验证力的平行四边形定则定则”。弹簧测力计。弹簧测力计A A挂于固定点挂于固定点P P,下端用细线挂一重物,下端用细线挂一重物M M。弹簧测力计。弹簧测力计B B的一端用细线系于的一端用细线系于O O点,手持另一
18、点,手持另一端向左拉,使结点端向左拉,使结点O O静止在某位置。分别读出弹簧测力计静止在某位置。分别读出弹簧测力计A A和和B B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O O点的点的位置和拉线的方向。位置和拉线的方向。(1 1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N N,图中,图中A A的示数为的示数为 N N。(2 2)下列的实验要求必要或者正确的是)下列的实验要求必要或者正确的是 (填选项前的字母)。(填选项前的字母)。A A应用测力计测量重物应用测力计测量重物M M所受的重力所受的重力B B应在水平桌面上进行实验应在水平桌面
19、上进行实验C C拉线方向应与木板平面平行拉线方向应与木板平面平行D D改变拉力,进行多次实验,每次都要使改变拉力,进行多次实验,每次都要使O O点静止在同一位置点静止在同一位置(3 3)某次实验中,该同学发现弹簧测力计)某次实验中,该同学发现弹簧测力计A A的指针稍稍超出量程,下列解决办法中不可行的是的指针稍稍超出量程,下列解决办法中不可行的是 (填(填选项前的字母)。选项前的字母)。A A只改变弹簧测力计只改变弹簧测力计B B的拉力大小的拉力大小BB减小重物减小重物M M的质量的质量C C将将A A更换成量程较小的弹簧测力计更换成量程较小的弹簧测力计DD改变弹簧测力计改变弹簧测力计B B的拉
20、力方向的拉力方向经典例题经典例题【答案】【答案】3.60 AC AC3.60 AC AC【详解】【详解】(1 1)11弹簧测力计读数,每弹簧测力计读数,每1N1N被分成被分成5 5格,则格,则1 1格就等于格就等于0.2N0.2N,图指针落在,图指针落在3N3N到到4N4N的第的第3 3格处,又因为弹簧测力计的分度值为格处,又因为弹簧测力计的分度值为0.2N0.2N,估读到下一位,故读得结果为,估读到下一位,故读得结果为3.60N3.60N。(2 2)2A2A实验通过作出三个力的图示,来验证实验通过作出三个力的图示,来验证“力的平行四边形定则力的平行四边形定则”,因此重物的重力必须,因此重物的
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