物理必修 第一册4 力的合成精品课件ppt

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第1课时　实验：探究两个互成角度 的力的合成规律
1.知道合力、分力、共点力的概念，知道合力与分力的关系。2.知道什么是力的合成。3.能用实验探究两个互成角度的力的合成规律。
1.合力与分力：如果力F的作用效果与力F1和F2共同作用的 相同，我们称F为F1和F2的 ，F1和F2为F的 。2.力的合成：求几个力的 的过程。3.共点力：作用于物体上 ，或者作用在同一物体上且力的作用线 的几个力。
一、几个力可以用一个力来替代
1.实验器材薄木板、白纸、图钉(若干)、 (两只)、 、轻质小圆环、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、铅笔。2.实验思路(1)合力F的确定：一个力F可以把橡皮筋末端的小圆环拉到某点，两个力F1、F2共同作用，也能把橡皮筋末端的小圆环拉到 ，F与F1和F2共同作用的 相同，则F是F1和F2的合力。(2)合力F与分力F1、F2的关系：作出力F1、F2及F的图示，提出猜想，进行验证。
二、实验：探究两个互成角度的力的合成规律
3.实验步骤(1)在水平放置的薄木板上用图钉固定一张白纸，橡皮筋的一端固定在木板上的K点处，橡皮筋的自然长度为KE。用一根细绳把橡皮筋的E端与轻质小圆环连接起来，如图(a)所示。(2)从小圆环上再引出两根细绳，用两个弹簧测力计钩住这两根细绳，互成角度地用力F1和F2拉小圆环，使橡皮筋伸长。保持小圆环静止，将它此时所处的位置记为O点，如图(b)所示。用笔记下两个拉力F1和F2的 ，并记录它们的 。
(3)撤去F1和F2，改为只用一个弹簧测力计钩住连接小圆环的细绳，用力F拉橡皮筋，使小圆环同样静止于 处，如图(c)所示。用笔记下拉力F的 ，并记录它的 。(4)取下白纸，在纸上用同一个标度分别作出力F1、F2及F的图示，如图(d)所示。
(5)提出猜想：F可能是以F1、F2为邻边画出的平行四边形的对角线。(6)猜想验证：以F1、F2为邻边画出平行四边形，并画出对角线F合。比较F与F合的大小和方向，看它们在实验误差允许范围内是否相同。(7)改变F1、F2的大小和方向几次，使小圆环静止在其他位置，重复上述实验和作图，得出结论：如果以表示两个分力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向，这就是求合力的平行四边形定则。
4.注意事项(1)小圆环位置O点①定位O点时要力求准确；O点为小圆环圆心在白纸上的投影点。(若实验器材中没有小圆环，则用绳子与橡皮筋的结点代替小圆环)②同一次实验中橡皮筋拉长后的O点必须位于 。(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、弹簧测力计和小圆环位于与纸面 的同一平面内；③两个分力F1、F2间的夹角θ不宜太大或太小。F1、F2所拉的两根细绳适当长一些，记录细绳方向的两点要尽量远些。
(3)作图①在同一次实验中，选定的比例要 ；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。5.误差分析(1)弹簧测力计使用前没调零会造成误差。(2)实验时弹簧测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间有摩擦力存在会造成误差。(3)两次测量拉力时，小圆环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以及F1、F2数值太小，应用平行四边形定则作图时，都会造成偶然误差。
(多选)关于F1、F2及它们的合力F，下列说法正确的是A.合力F一定与F1、F2共同作用产生的效果相同B.两分力F1、F2一定是同种性质的力C.两分力F1、F2一定是同一个物体受到的力D.F1、F2与F是物体同时受到的三个力
只有同一个物体受到的力才能合成，分别作用在不同物体上的力不能合成。两分力可以是不同性质的力，但分析物体受力时，合力与其分力不能同时存在，选项A、C正确。
合力与分力的关系1.合力与分力之间的关系是一种等效替代的关系。一个力的作用效果可以与多个力的作用效果相同，即一个力可以由多个力来代替，反过来，多个力也可以由一个力来代替。2.合力与分力可以是同性质的力，也可以是不同性质的力。
某同学用如图所示装置做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验，橡皮筋的一端固定在水平木板上的P点，另一端系有两个绳套。实验中先用两个弹簧测力计分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮筋，将橡皮筋拉至某一位置O，再只用一个弹簧测力计，通过绳套把橡皮筋拉到与前面相同的位置O。
(1)为完成该实验，下述必须有的步骤是________。(填正确选项前的字母)A.测量细绳的长度B.测量橡皮筋的原长C.记录弹簧测力计的示数D.记录结点O的位置E.通过细绳方向记录拉力的方向
(2)下列关于操作过程的说法正确的是_______。(填正确选项前的字母)A.橡皮筋、弹簧测力计和细绳应位于与木板平行的同一平 面内B.两细绳之间的夹角一定要取90°，以便计算合力的大小C.拉橡皮筋的细绳要尽量短，标记同一细绳方向的两点越 近越好D.弹簧测力计的示数适当大些有利于减小误差E.同一次实验中，用一只弹簧测力计拉橡皮筋时，结点的位置必须与用两 只弹簧测力计拉时结点的位置重合
(3)“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验情况如图所示，橡皮筋一端用图钉固定在A点，O为橡皮筋另一端与细绳的结点，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
某同学用如图甲所示的装置“探究两个互成角度的力的合成规律”。将一木板竖直放在铁架台和轻弹簧所在平面后，其部分实验操作如下，请完成下列相关内容：
(1)如图甲，在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O；(2)卸下钩码然后将两细绳套系在弹簧下端，用两只弹簧测力计将轻弹簧末端拉到同一位置O，记录细绳套AO、BO的______及两弹簧测力计相应的读数。图乙中B弹簧测力计的读数为______ N；
根据实验原理可知，本实验要记录两分力的大小、方向及合力的大小、方向，其中力的大小通过弹簧测力计的读数获得，力的方向通过细绳套方向获得，故
还需要记录AO、BO的方向；根据弹簧测力计的读数规则可得题图乙中B弹簧测力计的读数为11.40 N。
(3)该同学在坐标纸上画出两弹簧测力计拉力FA、FB的大小和方向，如图丙所示，请在图丙中作出FA、FB的合力F。
以OFA和OFB两条表示力的有向线段为邻边作平行四边形，再作出两邻边所夹对角线，即理论合力F，如图所示。
(4)通过第(3)问作出的图可得出什么结论：________。
在实验误差允许的范围内，两共点力的合成遵循平行四边形定则。
1.(多选)如图所示，同一吊灯分别按两种方式悬挂，第一种方式吊灯只受一个A绳拉力的作用，第二种方式吊灯受到B绳和C绳的共同作用，两灯均处于静止状态，则下列说法正确的是A.A绳对灯的拉力与灯的重力是等效的B.B、C两绳对灯的拉力与A绳对灯的拉力等效C.B绳对灯的拉力和C绳对灯的拉力可以看成A绳对灯的拉力的分力D.A绳对灯的拉力大小等于B、C两绳对灯的拉力大小的代数和
2.(2022·徐州市高一期末)某同学用如图所示的实验装置“探究两个互成角度的力的合成规律”。弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M。手持弹簧测力计B，水平向左拉，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点的位置和细线的方向。下列不必要的实验要求是A.应测量重物M所受的重力B.弹簧测力计应在使用前校零C.细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.小梁同学进行“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验。(1)如图甲，用两个弹簧测力计将橡皮条末端的轻质小圆环拉至O点，测得拉力分别为F1、F2。撤去F1、F2，改用一个弹簧测力计拉住小圆环，仍使小圆环处于O点，测得拉力为F。此时，力F的作用效果与力F1、F2共同
作用的效果_______(选填“相同”或“不同”)，所以F等于F1、F2的合力，该实验所用方法是____________(选填“等效替代法”或“微元法”)。
两次操作，力的作用效果都是使小圆环处于O点，力F的作用效果与力F1、F2共同作用的效果相同，该实验用一个力的作用效果去替代两个力的作用效果，为等效替代法。
(2)根据实验记录，用力的图示法表示出合力F和分力F1、F2，如图乙所示。小梁同学发现，分力______(选填“可以”或“不可以”)大于合力。
由题图乙知分力可以大于合力。
4.(2022·北京市东城区高一期末)某研究小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验，将白纸固定在水平放置的木板上，橡皮筋的A端用图钉固定在木板上，B端系上两根带有绳套的细绳。
(1)如图甲所示，用两个弹簧测力计通过细绳沿平行于木板的不同方向同时拉橡皮筋，将橡皮筋的B端拉至某点O，记下O点位置和两细绳的方向，并读出两个拉力的大小分别为F1＝________ N和F2＝2.00 N。
弹簧测力计的最小刻度为0.1 N，则读出F1＝1.80 N。
(2)如图乙所示，撤去(1)中的拉力，现只用一个弹簧测力计通过细绳沿平行于木板的方向拉橡皮筋，要将橡皮筋的B端拉至_____，这样做的目的是_________________________________________________；记下细绳的方向，并读出拉力的大小为F＝2.20 N。
的效果与F1、F2共同作用的效果相同
撤去(1)中的拉力，只用一个弹簧测力计通过细绳沿平行于木板的方向拉橡皮筋，要将橡皮筋的B端拉至O点，这样做的目的是保证力F单独作用的效果与F1、F2共同作用的效果相同。
(3)如图丙所示，某同学以O点为作用点，用图示标度画出了力F的图示，请你画出力F1、F2的图示并按平行四边形定则画出它们的合力F合。
画出力F1、F2的图示并按平行四边形定则画出它们的合力F合如图：
5.某研究小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验，所用器材有：方木板一块、白纸、量程为5 N的弹簧测力计两个、橡皮条(带两个较长的细绳套)、刻度尺、图钉(若干个)。(1)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方木板上的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.用两个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只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示， 并用平行四边形定则作出合力FE.只用一只弹簧测力计，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：①有重要遗漏的步骤的序号是______和______。
根据“探究两个互成角度的力的合成规律”实验的操作步骤可知，有重要遗漏的步骤的序号是C和E；
②遗漏的内容分别是_____________________和________________________________。
在C中未记下两条细绳套的方向，E中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置O。
(2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如图所示。其中对于提高实验精度最有利的是_____。
为了提高实验精度，弹簧测力计读数尽可能大一些，标注细绳方向的两点尽可能远一点，标度尽可能小一些，两力F1、F2夹角不宜过大或过小，故选B。
6.(2022·杭州市高一期末)如图甲，某同学用弹簧OC和弹簧测力计a、b做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验。其中Oa、Ob为细绳。
(1)在保持弹簧OC伸长1.00 cm，且弹簧两端点位置不变的条件下，若弹簧测力计a、b间夹角为90°，弹簧测力计a示数如图乙，则弹簧测力计a的读数是______________________ N，若已知弹簧测力计b的读数为4.00 N，并已在图丙方格纸上作出，请你在所给的方格纸上按作图法的要求作出弹簧测力计a的拉力及它们的合力。
2.99(2.98、3.00也正确)
由题图可知弹簧测力计的最小分度值为0.1 N，则弹簧测力计a的读数应该为2.99 N(可允许最大±0.01 N的误差)；根据平行四边形定则及力的图示的要求，可作出弹簧测力计a的拉力及它们的合力如图所示；
(2)如图丁是某同学所作的合力与分力的关系图，则实际的合力是______，一定沿CO方向的是____。(均选填“F”或“F′”)
由于存在误差，实际的合力一般不严格与分力构成的平行四边形的对角线重合，而是有一定的偏差，因此实际的合力是F′，一定沿CO方向的是F′。