【学案导学与随堂笔记】2015-2016学年高中物理（沪科版必修一）配套导学案：第4章 怎样求合力与分力（打包5份）

学案2　实验：探究合力与分力的关系 [目标定位]　1.探究互成角度的两个力合成的平行四边形定则.2.练习用作图法求两个力的合力． 一、实验原理 一个力F的作用效果与两个共点力F 1和F2的共同作用效果都是把橡筋条结点拉伸到某点，则F为F1和F2的合力，作出F的图示，再根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F′的图示，比较F′与F在实验误差允许范围内是否大小相等、方向相同，即得到互成角度的两个力合成遵从平行四边形定则． 二、实验器材 方木板、白纸、图钉若干、细芯铅笔、橡皮筋一段、细绳套两个、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺． 三、实验过程 1．仪器的安装 (1)钉白纸：用图钉把一张白纸钉在方木板上，将方木板放在水平桌面上． (2)拴绳套：用图钉把橡皮筋的一端固定在木板上的A点，在橡皮筋的另一端拴上两条细绳套． 2．操作与记录 (1)两力拉：用两个弹簧测力计分别钩住 两个细绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，结点到达某一位置O(如图1所示)．用铅笔描下结点O的位置和两条细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数． 图1 (2)一力拉：只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮筋的结点拉到与前面相同的位置O，记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向． 3．作图对比 (1)理论值：在白纸上按比例从O点 开始作出两个弹簧测力计同时拉橡皮筋时拉力F1和F2的图示，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F. (2)测量值：按同样的比例用刻度尺从O点起作出一个弹簧测力计拉橡皮筋时拉力F′的图示，如图2所示． 图2 (3)相比较：比较F′与用平行四边形定则求得的合力F在实验误差允许的范围内是否重合． 4．重复 改变两个分力F1和F2的大小和夹角，再重复实验两次，比较每次的F与F′在实验误差允许的范围内是否相等． 四、误差分析 1．弹簧测力计使用前没调零会造成误差． 2．使用中，弹簧测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间或弹簧测力计的外壳和纸面之间有摩擦力存在会造成误差． 3．两次测量拉力时，橡皮筋的结点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，F1、F2数值太小，应用平行四边形定则作图时，会造成偶然误差． 五、注意事项 1．结点 (1)定位O点时要力求准确； (2)同一次实验中橡皮筋拉长后的O点必须保持位置不变． 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、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内； (3)两个分力F1、F2间的夹角θ不要太大或太小． 3．作图 (1)在同一次实验中，选定的比例要相同； (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． 例1　李明同学在做“探究合力与分力的关系”实验时，利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O以及两只弹簧测力计拉力的大小，如图3(a)所示． 　　 图3 (1)试在图(a)中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示，并用F表示此力． (2)有关此实验，下列叙述正确的是(　　) A．两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大 B．橡皮筋的拉力是合力，两弹簧测力计的拉力是分力 C．两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置O，这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同 D．若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而保持橡皮筋结点位置不变，只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可 (3)如图(b)所示是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果，其中哪一个实验比较符合实验事实？(力F′是用一只弹簧测力计拉时的图示) _____. (4)在以上比较符合实验事实的一位同学的实验中，造成误差的主要原因是：(至少写出两种情况) _____. 答案　(1)如图所示 (2)AC　(3)张华的 实验比较符合实验事实　(4)①F1的方向比真实方向偏左；②F2的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左；③作图时两虚线 ... ...