（浙江选考）2020版高考物理一轮复习第2章相互作用实验2探究求合力的方法学案.doc

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1、1实验 2 探究求合力的方法 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)结点 O定位 O 点时要力求准确。同一次实验中橡皮条拉长后的 O 点必须保持不变。(2)拉力用弹簧秤测拉力时要使拉力沿弹簧秤轴线方向。应尽量使橡皮条、弹簧秤和细绳套位于与纸面平行的同一平面内。两个分力 F1、 F2间的夹角 不要太大或太小。2(3)作图在同一次实验中，选定的比例要相同。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。 注意事项操作不忘“三” “二” “一”用两个弹簧测力计拉橡皮条时的“三记录”(记录两弹簧测力计示数、两细绳方向和结点 O的位置)，

2、用一个弹簧测力计拉橡皮条时的“二记录”(记录弹簧测力计示数和细绳方向)及“一注意”(结点 O 的位置必须在同一位置)等。热点一 教材原型实验【例 1】 某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验如图 1 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。图 1(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

3、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求出合力 F；E.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。3上述步骤中，有重要遗漏的步骤的序号是_和_；遗漏的内容分

4、别是_和_。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；而两根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，由于误差的存在，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，故选项 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。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

5、结点拉到同一位置 O”热点二 实验创新拓展实验拓展创新的两种方法以本实验为背景，以实验中操作的注意事项、误差来源设置条件，或通过改变实验条件、实验仪器设置题目。1.对实验原理的理解、实验方法的迁移2.实验器材的改进(1)橡皮筋 弹簧测力计 替 代 (2)钩码 弹簧测力计 替 代 4【例 2】 (2018昆明市教学质量检测)某学生实验小组设计了一个“验证力的平行四边形定则”的实验，装置如图 2 甲所示，在竖直放置的木板上部附近两侧，固定两个力传感器，同一高度放置两个可以移动的定滑轮，两根细绳跨过定滑轮分别与两力传感器连接，在两细绳连接的结点 O 下方悬挂钩码，力传感器 1、2 的示数分别为 F1

6、、 F2，调节两个定滑轮的位置可以改变两细绳间的夹角。实验中使用若干相同的钩码，每个钩码质量均为 100克，取 g9.8 m/s 2。图 2(1)关于实验，下列说法正确的是( )A.实验开始前，需要调节木板使其位于竖直平面内B.每次实验都必须保证结点位于 O 点C.实验时需要记录钩码数量、两力传感器的示数和三细绳的方向D.实验时还需要用一个力传感器单独测量悬挂于 O 点钩码的总重力(2)根据某次实验得到的数据，该同学已经按照力的图示的要求画出了 F1、 F2，请你作图得到 F1、 F2的合力 F(只作图，不求大小)，并写出该合力不完全竖直的一种可能原因_。解析 (1)实验开始前，需要调节木板使

7、其位于竖直平面内，以保证钩码重力等于细线中的拉力，选项 A 正确；该装置每次实验不需要保证结点位于 O 点，选项 B 错误；实验时需要记录钩码数量、两力传感器的示数和三细绳的方向，选项 C 正确；悬挂于 O 点钩码5的总重力可以根据钩码的质量得出，不需要力传感器测量，选项 D 错误。(2)利用平行四边形定则作出 F1和 F2的合力 F。该合力方向不完全在竖直方向的可能原因是定滑轮有摩擦、木板未竖直放置等。答案 (1)AC (2)如解析图所示 定滑轮有摩擦、木板未竖直放置等(回答出一项合理答案即可)1.(2018浙江模拟卷 7)在竖直平面内，将小圆环挂在橡皮条的下端，橡皮条的长度为GE。用两个弹

8、簧测力计拉动小圆环到 O 点，小圆环受到作用力 F1、 F2和橡皮条的拉力 F0，如图 3 所示。图 3(1)此时要记录下拉力 F1、 F2的大小，并在白纸上记录_，以及 O 点的位置。(2)实验中，不必要的是_。A.选用轻质小圆环B.弹簧测力计在使用前应校零C.撤去 F1、 F2，改用一个力拉小圆环，仍使它处于 O 点D.用两个弹簧测力计拉动小圆环时，要保持两弹簧测力计相互垂直(3)图 4 中 F 是用一个弹簧测力计拉小圆环时，在白纸上根据实验结果画出的图示。 F 与F中，方向一定沿 GO 方向的是_。图 4解析 (1)力是矢量，既有大小，又有方向，因此除了需要记录拉力 F1、 F2的大小，

9、还要记录这两个力的方向。(2)本实验的目的是探究求合力的方法，因此应是任意情况下的两个力与合力的关系，故选项 D 错误；选用轻质小圆环是为了减小水平方向偏移的误差；合力与分力之间是等效替代的关系，撤去 F1、 F2，改用一个力拉小圆环，仍使它处于 O 点，以确保等效；弹簧测力计6在使用前校零，是为了使读数准确，故选项 A、B、C 是必要的。(3)当用一个弹簧测力计拉小圆环时，因圆环为轻质小圆环，故弹簧测力计的拉力与橡皮条的拉力平衡，其方向一定与橡皮条的拉力方向相反，即一定沿 GO 方向的是 F。答案 (1)两个力的方向 (2)D (3) F2.某同学在家中尝试“验证平行四边形定则” ，他找到三

10、条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子 A、 B 上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为 O，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物。 (1)完成该实验，下述操作中必需的是_。 A.测量细绳的长度B.测量橡皮筋的原长C.测量悬挂重物后橡皮筋的长度D.记录悬挂重物后结点 O 的位置(2)钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是_。 解析 (1)三条相同的橡皮筋，具有相同的劲度系数，故三条橡皮筋的形变量的大小关系代表了三条橡皮筋承受的力的大小关系，故必需 B、C 项； A、

11、 B 两点固定， O 点的位置则决定了三个力的方向(因绳中的力恒沿绳的方向)，故必需 D 项。 (2)最简便的方法是：更换不同的小重物。若没有“钉子位置固定”的话，改变 A、 B 钉的位置亦可。 答案 (1)BCD (2)更换不同的小重物 3.(1)在“探究求合力的方法”实验中，我们需要对使用的两只弹簧测力计进行校对，看两只弹簧测力计是否完全相同，校对的方法是_(填正确答案标号)。A.看两只弹簧测力计的外形是否一样，是否由同一厂家生产B.把两只弹簧测力计的钩子互钩着水平地拉动，看两者示数是否完全相同C.把两只弹簧测力计的钩子互钩着一上一下竖直地拉动，看两者示数是否完全相同D.把两只弹簧测力计的

12、钩子互钩着，任意地拉动，看两者示数是否完全相同(2)在“ 探究求合力的方法”实验中，下列做法有利于减小误差的是_(填正确答案标号)。A.F1、 F2两个力的夹角尽可能大一些B.F1、 F2两个力越大越好C.在拉橡皮条时，弹簧测力计的外壳不要与纸面接触，产生摩擦7D.拉力 F1、 F2的方向应与纸面平行，弹簧及钩子不与弹簧测力计的外壳及纸面接触，产生摩擦解析 (1)考虑到重力的影响，两只弹簧测力计校对的方法是，把两只弹簧测力计的钩子互钩着水平地拉动，看两者示数是否完全相同，故 B 正确，A、C、D 错误。(2)画平行四边形时，夹角稍大画出的平行四边形就会准些，但不是夹角越大越好，如果夹角很大可能

13、使合力很小，作图法求得的合力误差会较大，A 错误；数据处理时我们需要画出力的大小和方向，所以力要适当大些可减小测量误差对实验的影响，但是并非越大越好，如果太大可能导致合力太大，只用一只弹簧测力计拉时，量程不够，B 错误；弹簧测力计的外壳与纸面接触没有影响，只要弹簧不与外壳摩擦即可，C 错误；在白纸中作图时，作出的是水平力的图示，若拉力倾斜，则作出图的方向与实际力的方向有较大差别，再者由于摩擦测得的力的大小也不准，故为了减小因摩擦造成的误差，应使各力尽量与木板面平行，D 正确。答案 (1)B (2)D4.在“探究求合力的方法”实验中，某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在

14、板上一点，两个细绳套系在橡皮条的另一端。用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图 5所示。请将以下的实验操作和处理补充完整：图 5用铅笔描下结点位置，记为 O；记录两个弹簧测力计的示数 F1和 F2，沿每条细绳(套)的方向用铅笔分别描出几个点，用刻度尺把相应的点连成线；只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置 O，记录测力计的示数F3，_；按照力的图示要求，作出拉力 F1、 F2、 F3；根据力的平行四边形定则作出 F1和 F2的合力 F；比较_的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应的改进后再次进行实验。解

15、析 此步骤中应记录此时拉力的大小和方向，结合的操作，中横线应填写：沿此8时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把这些点连成直线。要探究求合力的方法，需要比较 F 与 F3的大小，方向是否一致，故中横线应填写 F 和 F3。答案 沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把这些点连成直线 F 和F35.如图 6 甲是“探究求合力的方法”的实验装置。实验操作如下：图 6(1)弹簧测力计 A 挂于固定点 P，下端用细线挂一重物 M，测量_并记录为 F。(2)弹簧测力计 B 的一端用细线系于 O 点，手持另一端水平向左拉，使结点 O 静止在某位置(如图甲)，此时需记下结点 O 的位置和两测

16、力计的示数 F1、 F2以及_。(3)某同学已在图乙纸上作出 F1、 F2的图示，请根据力的平行四边形定则作出 F1、 F2的合力 F。(4)改变两细线的夹角，重复做几次实验。若 F的方向近似在_方向上，且大小近似等于 F，则平行四边形定则得以验证。解析 (1)两个弹簧测力计的合力等于悬挂重物的重力，需要先测量出悬挂重物 M 的重力。(2)记录下细线 Oa、 Ob、 Oc 的方向作为两个弹簧测力计拉力和悬挂重物重力的方向。(4)F方向与悬挂重物的重力方向应该在同一直线上，即竖直方向。答案 (1) M(重物)的重力 (2)细线 Oa、 Ob、 Oc 的方向(或三段细线的方向) (3)如图所示 (4)竖直1