1、第2课时 实验:探究两个 互成角度的力的合成规律 一、实验目的 验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则 二、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 三、实验原理与设计 如果使F1、F2的共同作用效果与另一个力F的作用效果相同(橡皮条在某一方向伸长一定的长度),那么根据F1、F2用平行四边形定则求出的合力F,应与F在实验误差允许范围内大小相等、方向相同。实验自主学习 实验互动探究【实验过程】实验步骤 1.用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上,并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。2.用两只弹簧测
2、力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长到某一位置O,如图所示,记录两弹簧测力计的读数,用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向。3.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和细绳套的方向。4.改变两个力F1与F2的大小和夹角,再重复实验两次。5.用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直线,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。6.用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出用一只弹簧测力计时的拉力F的图示。7.比较一下,力F与用
3、平行四边形定则求出的合力F在误差范围内大小和方向上是否相同。【误差分析】弹簧测力计数据在允许的情况下,尽量大一些,读数时眼睛一定要正视,要按有效数字正确读数和记录。(1)结点O的位置和两个弹簧测力计的方向画得不准确,造成作图误差。(2)两个分力的起始夹角 太大,如大于120,再重复做两次实验,为保证结点O位置不变(即保证合力不变),则 变化范围不大,因而弹簧测力计示数变化不显著,读数误差较大,导致作图产生较大误差。(3)作图比例不恰当、不准确等造成作图误差。【实验探究】1.在实验中,每次都必须保证结点的位置保持不变,这体现了怎样的物理思想方法?若仅保持两次橡皮条的伸长长度相同而不使橡皮条的结点
4、拉到同一位置,能否验证平行四边形定则?(科学思维)提示:(1)每次实验必须保证结点位置保持不变,是为了使合力的作用效果与两个分力共同作用的效果相同,这是物理学中等效替代的思想方法。(2)不使橡皮条的结点拉到同一位置,不能验证平行四边形定则。2.本实验中对两只弹簧测力计有何要求?使用时应注意哪些问题?(科学探究)提示:(1)本实验中的两只弹簧测力计的选取方法:将两只弹簧测力计调零后互钩水平对拉过程中,读数相同,则可选;若读数不同,应另换或调校,直至相同为止。(2)使用弹簧测力计测力时,读数应尽量大些,但不能超出它的测量范围。被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致,拉动时弹簧及挂钩不可与外壳相碰以避免产生摩擦。读数时应正对、平视刻度。3.本实验中哪些方面容易导致误差的产生?如何减小误差?(科学思维)提示:(1)读数误差。减小读数误差的方法:选择相同的弹簧测力计并调整好零刻度;弹簧测力计指示数值在允许的情况下,尽量大一些,读数时视线要垂直于刻度盘,要按有效数字正确读数和记录。(2)作图误差。减小作图误差的方法:严格作图,作图时两力的对边一定要平行;实验中不要把F1、F2间的夹角取得太大,但也不宜过小,以60到120之间为宜;在同一次实验中,画力的图示所选定的标度要相同,并且要恰当选取标度,使所作力的图示稍大一些。
