人教版 (2019)必修 第一册4 力的合成和分解课文课件ppt

这是一份人教版 (2019)必修 第一册4 力的合成和分解课文课件ppt，共44页。PPT课件主要包含了实验探究·新知导学，典例精讲·释疑解惑，课堂小结，随堂练习等内容，欢迎下载使用。
实验探究·新知导学
一、实验目的1.练习用作图法求两个力的合力。2.练习使用弹簧测力计。3.探究互成角度的两个力合成所遵从的规律——平行四边形定则。
二、实验原理1.若用一个力F'或两个力F1和F2共同作用都能把橡皮条沿同一方向拉伸至相同长度,即力F'与F1、F2共同作用的效果相同,那么F'为F1、F2的合力。2.用弹簧测力计分别测出F'和F1、F2的大小,并记下它们的方向,作出F'和F1、F2的图示,以F1、F2的图示为邻边作平行四边形,其对角线即为用平行四边形定则求得的F1、F2的合力F。3.比较F'与F,若它们的长度和方向在误差允许的范围内相同,则可以证明互成角度的两个力合成遵从平行四边形定则。
三、实验器材方木板一块、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(几个)、细芯铅笔。四、实验步骤1.用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。2.用图钉把橡皮条的一端固定在A点,橡皮条的另一端拴上两个细绳套。
3.用两只弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条的结点伸长到某一位置O,如图所示,记录两弹簧测力计的读数F1和F2,用铅笔描下O点的位置及此时两细绳的方向。4.只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O,记下弹簧测力计的读数F'和细绳套的方向。5.改变两个力F1和F2的大小和夹角再重复实验几次。
五、数据处理1.用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套的方向画直线,按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数F1和F2的图示,并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形,过O点画平行四边形的对角线,此对角线即为合力F的图示。2.用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的F'的方向作出这只弹簧测力计的拉力F'的图示。3.比较F'和根据平行四边形定则求出的合力F在大小和方向上是否相同。
六、误差分析1.误差来源除弹簧测力计本身的误差外,还有读数误差、作图误差等。2.减小误差的方法(1)实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度。(2)作图时借助三角板,表示两力的对边一定要平行。因两个分力F1、F2间的夹角θ越大,用平行四边形定则作出的合力F与F'的误差ΔF就越大,所以,实验中不要把θ取得太大,但也不宜太小,以60°~120°之间为宜。
典例精讲·释疑解惑
一、实验原理和实验操作
【例题1】 某同学做验证力的平行四边形定则的实验情况如图甲所示,其中A点为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
(1)如果没有操作失误,图乙中的F与F'两力中,方向一定沿AO方向的是　　　　。 (2)本实验采用的科学方法是　　　　。 A.理想实验法B.等效替代法C.控制变量法D.建立物理模型法(3)实验时,主要的步骤是:A.在桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上;
B.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端拴上两条细绳,细绳的另一端系着绳套;C.用两弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O,记录下O点的位置,读出两个弹簧测力计的示数;D.按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F;
E.只用一个弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧测力计的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力F'的图示;F.比较F'和F的大小和方向,看它们是否相同,得出结论。上述步骤中,有重要遗漏的步骤的序号是　　　和　　　;遗漏的内容分别是　　　 和　　　　　　　。 答案:(1)F'(2)B(3)C　E　C中应加上“记下两条细绳的方向”　E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”
解析:(1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿AO方向;而两个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力,根据平行四边形定则作出两弹簧测力计拉力的合力,由于存在误差,F不一定沿AO方向,故一定沿AO方向的是F'。(2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同,它们的作用效果可以等效替代,故B正确。(3)根据验证力的平行四边形定则实验的操作规程可知,有重要遗漏的步骤的序号是C、E。在C中未记下两条细绳的方向,E中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置O。
【例题2】 某探究小组做验证力的平行四边形定则实验,将画有坐标轴(横轴为x轴,纵轴为y轴,最小刻度表示1 mm)的纸贴在桌面上,如图甲所示。将橡皮条的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外),另一端P位于y轴上的A点时,橡皮条处于原长。
(1)用一只测力计将橡皮条的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O,此时拉力F的大小可由测力计读出。测力计的示数如图乙所示,F的大小为　　　　 N。 
(2)撤去(1)中的拉力,橡皮条P端回到A点;现使用两个测力计同时拉橡皮条,再次将P端拉至O点。此时观察到两个拉力分别沿图甲中两条虚线所示的方向,由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1=4.2 N和F2=5.6 N。①用5 mm长度的线段表示1 N的力,以O为作用点,在图甲中画出力F1、F2的图示,然后按平行四边形定则画出它们的合力F合。②F合的大小为　　　　 N。 若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内,则该实验验证了力的平行四边形定则。
答案:(1)4.0(2)①见解析图　②3.8解析:(1)题图乙中弹簧测力计的精度为0.2 N,则示数为4.0 N。(2)用5 mm长的线段表示1 N的力,F2对应的长度为2.8 cm,F1对应的长度为2.1 cm,根据平行四边形定则作出的图形如图所示;测出F合的长度为1.9 cm,则F合的大小为3.8 N。
【例题3】 一同学用电子秤、水杯、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品,在家中验证力的平行四边形定则。
(1)如图甲所示,在电子秤的下端悬挂一装满水的水杯,记下水杯　　　　时电子秤的示数F。 (2)如图乙所示,将三根细线l1、l2、l3的一端打结,另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水杯上。水平拉开细线l1,在白纸上记下结点O的位置、　　　　　和电子秤的示数F1。 (3)如图丙所示,将另一颗墙钉B钉在与O同一水平位置上,并将l1拴在墙钉B上。手握电子秤沿着(2)中l2的方向拉开细线l2,使　　　　　　　　和三根细线的方向与(2)中重合,记录电子秤的示数F2。 
(4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示,根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F'的图示,若　　　　　　　　　　　　,则力的平行四边形定则得到验证。 答案:(1)静止　(2)三根细线的方向　(3)结点O的位置　(4)F和F'在误差允许的范围内重合
解析:(1)要测量装满水的水杯的重力,则应记下水杯静止时电子秤的示数F。(2)要画出平行四边形,则需要记录分力的大小和方向,所以在白纸上记下结点O的位置的同时,也要记录三根细线的方向以及电子秤的示数F1。(3)已经记录了一个分力的大小,还要记录另一个分力的大小,则结点O的位置不能变化,力的方向也都不能变化,所以应使结点O的位置和三根细线的方向与(2)中重合,记录电子秤的示数F2。(4)根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F'的图示,若F和F'在误差允许的范围内重合,则力的平行四边形定则得到验证。
1.(实验原理)在验证力的平行四边形定则的实验中,某同学的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。(1)图乙中的　　　　是力F1和F2的合力的理论值;　　　是力F1和F2的合力的实验测量值。 (2)在实验中,如果将细绳也换成橡皮条,那么实验结果　　　　(选填“会”或“不会”)发生变化。 
答案:(1)F　F'　(2)不会解析:(1)以F1、F2为邻边所作平行四边形的对角线F是理论值,在实验前并不认为它就是合力,F'是实验的合力,由于F'起到的效果与F1、F2共同作用的效果相同,所以F'是F1、F2的合力的实验测量值。(2)若将细绳换成橡皮条,实验结果不会发生变化。
2.(实验原理)(1)在做验证力的平行四边形定则的实验中,有同学各自画了以下力的图示,图中F1、F2是用两只弹簧测力计同时拉橡皮条时各自的拉力,F'是用一只弹簧测力计拉橡皮条时的拉力;画出了F1、F2、F'的图示,以表示F1、F2的有向线段为邻边画平行四边形,以F1、F2交点为起点的对角线用F表示,在以下四幅图中,只有一幅图是合理的,这幅图是　　　　。 
(2)在做完实验后,该同学回顾实验操作过程,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　　　　。 A.两根细绳套必须等长B.用两只弹簧测力计拉橡皮条时,两测力计的示数要相同C.若F1、F2方向不变,而大小各增加1 N,则合力的方向也不变,大小也增加1 ND.用两只弹簧测力计拉橡皮条时合力的图示F与用一只弹簧测力计拉橡皮条时图示F'不完全重合,在误差允许的范围内,可以说明“力的平行四边形定则”成立
答案:(1)B　(2)D解析:(1)根据实验的操作步骤,以表示两个分力的有向线段为邻边作平行四边形的对角线可能会偏离用一只弹簧测力计拉橡皮条时拉力的方向,用一只弹簧测力计拉橡皮条时拉力的方向一定和橡皮条共线,可知图B正确。
(2)两根细绳套不一定必须等长,选项A错误;用两只弹簧测力计拉橡皮条时,两测力计的示数不一定要相同,选项B错误;若F1、F2方向不变,而大小各增加1 N,则合力的方向可能会改变,大小也不一定增加1 N,选项C错误;用两只弹簧测力计拉橡皮条时合力的图示F与用一只弹簧测力计拉橡皮条时图示F'不完全重合,在误差允许的范围内,可以说明“力的平行四边形定则”成立,选项D正确。
3.(实验步骤)某同学用如图所示的实验装置来探究求合力的方法。弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物C。弹簧测力计B的一端用细线系于O点,手持另一端向左拉,使结点O静止在某位置。分别读出弹簧测力计A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线方向。
(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N,图中A的示数为　　N。(2)下列不必要的实验要求是　　　(请填写选项前对应的字母)。A.应测量重物C所受的重力B.弹簧测力计应在使用前校零C.拉线方向应与木板平面平行D.改变拉力,进行多次实验,每次都要使O点静止在同一位置(3)某次实验中,该同学发现弹簧测力计A的指针稍微超出量程,请你提出两个解决方法。①　 。 ②　 。 
答案:(1)3.6　(2)D　(3)①改变弹簧测力计B拉力的大小　②减小重物C的质量(或将A更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计B拉力的方向等)解析:(1)由弹簧测力计可读出数据为3.6 N。(2)因为只要O点受力平衡,三个力的合力为零即可,没有必要每次都要使O点静止在同一位置,故选D。(3)减小重物C的质量,可使弹簧测力计的读数减小,将A更换成较大量程的弹簧测力计以及改变弹簧测力计B拉力的方向也可。
4.(数据处理)将橡皮条的一端固定在A点,另一端拴上两根细绳,每根细绳分别连着一个量程为0~5 N、分度值为0.1 N的弹簧测力计。沿着两个不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮条的活动端拉到O点时,两根细绳相互垂直,如图甲所示。这时弹簧测力计的读数可从图中读出。
(1)由图可读出两个相互垂直的拉力的大小分别为　　　 N和　　　　 N。(只需读到0.1 N) (2)在图乙的方格纸上画出这两个力及它们的合力。
答案:(1)4.0　2.5　(2)如图所示解析:由题图可知,竖直方向的弹簧测力计的读数为2.5 N,水平方向的弹簧测力计的读数为4.0 N。因为读数2.5 N、4.0 N均是0.5 N的整数倍,因此,选方格纸中一个小方格的边长表示0.5 N的力,应用平行四边形定则,即可画出两个力以及它们的合力。
5.(数据处理)某同学在学完“力的合成和分解”后,想在家里做实验验证力的平行四边形定则。他从学校的实验室里借来两只弹簧测力计,按如下步骤进行实验。A.在墙上贴一张白纸用来记录弹簧测力计弹力的大小和方向。B.在一只弹簧测力计的下端悬挂一装满水的水杯,记下静止时弹簧测力计的读数F。
C.将一根长约30 cm的细线从杯带中穿过,再将细线两端分别拴在两只弹簧测力计的挂钩上。在靠近白纸处用手对称地拉开细线,使两只弹簧测力计的示数相等,在白纸上记下细线的方向,弹簧测力计的示数如图甲所示。D.在白纸上按一定标度作出两只弹簧测力计的弹力的图示,如图乙所示,根据力的平行四边形定则可求出这两个力的合力F'。
(1)在步骤C中,弹簧测力计的读数为　　　　N。 (2)在步骤D中,合力F'=　　　　N。 (3)若　 ,就可以验证力的平行四边形定则。答案:(1)3.0　(2)5.2(±0.2)　(3)F'在竖直方向且数值与F近似相等