实验4：探究求合力的方法 教学案
实验4：《探究求合力的方法》学案
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一、实验目的
探究求合力的方法（验证定则），理解思想方法在物理学中的应用。二、实验设计
（一）实验器材
木板、白纸、图钉若干、、细绳、弹簧秤（2只）、三角板、，等．
（二）实验原理
互成角度的两个力与一个力产生的效果，看它们用平行四边形定则求出的合力与这个力是否在实验误差允许的范围内相等．
（三）关键的实验步骤
三、误差分析
四、考点互动探究
1．用平木板、细绳套、橡皮条、弹簧测力计等做“验证力的平行四边形定则”的实验，为了使实验能够顺利进行，且尽量减小误差，你认为下列说法或做法能够达到上述目的的是
A．使用弹簧测力计前应将测力计水平放置，然后检查并矫正零点
B．用弹簧测力计拉细绳套时，拉力应沿弹簧的轴线，且与水平木板平行
C．两细绳套必须等长
D．用弹簧测力计拉细绳套时，拉力应适当大些，但不能超过量程
E．同一次实验两次拉细绳套须使结点到达同一位置
2．某实验小组在验证平行四边形定则时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳．实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条．实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列说法正确的是______ A．将橡皮条拉伸相同长度即可 B．将橡皮条沿相同方向拉即可
C．将弹簧秤都拉到相同刻度 D．将橡皮条和细绳的结点拉到相同位置
【例1】在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，先用一个弹簧秤拉橡皮条的另一端到某一点并记下该点的位置；再将橡皮条的另一端系两根细绳，细绳的另一端都有绳套，用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条．
⑴某同学认为在此过程中必须注意以下几项：
A．两根细绳必须等长
B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上
C．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行
D．在用两个弹簧秤同时拉细绳时要注意使两个弹簧秤的读数相等
E．在用两个弹簧秤同时拉细绳时必须将橡皮条的另一端拉到用一个弹簧秤拉时记下的位置
其中正确的是_______________（填入相应的字母）
⑵“验证力的平行四边形定则”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力的示意图．
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
⑶某同学在坐标纸上画出了如图所示的两个已知力F1和F2，图中小正方形的边
长表示2 N，两力的合力用F表示，F1、F2与F的夹角分别为θ1和θ2，关于
F1、F2与F、θ1和θ2关系正确的有________
A．F1 = 4N B．F = 12 N C．θ1 = 45° D．θ 1 < θ2
【例2】某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”．弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M，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点的位置和拉线的方向．
⑴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；
⑵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M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
⑶某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法．
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
【变式跟踪2】有同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则：在竖直木板上
铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的重量相
等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2和F3，回答问题：
⑴改变钩码个数，实验能完成的是 ______________
A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4 B．钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4
C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4 D．钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5
⑵在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是____________
A．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向
B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度
C．用量角器量出三段绳子之间的夹角
D．用天平测出钩码的质量
⑶在作图时，你认为图中________是正确的（填“甲”或“乙”）．
五．课堂演练自我提升
1．【2009年山东】某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮
筋（遵循胡克定律）和若干小事物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉
字，设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端分别在墙上的两个钉子A、B上，另一端
与第二条橡皮筋连接，结点为O，将第三条橡皮筋的另一端通过细胞挂一重物．
①为完成实验，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．测量悬挂重物后像皮筋的长度 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，改变条件再次实验证，可采用的方法是．
2.【预测1】《探究求合力的方法》实验中，某同学首先将白纸固定
在方木板上、将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，
每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测
力计．然后沿着两个不同的方向拉弹簧测力计．如图所示，夹角
约为90°，这时必须在白纸上记下两拉力的大小和方向，还必须
记下______________，图中B弹簧测力计的读数为_______N．接
着，用其中一个弹簧测力计去拉该橡皮筋时，该实验能否顺利进
行下去吗？请说明理
由．_____________________________________
_________________________________________________________________________________.
3．在探究求合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳．实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条．
⑴实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法是正确的________（填字母代号）
A．将橡皮条拉伸相同长度即可 B．将橡皮条沿相同方向拉到相同长度
C．将弹簧秤都拉伸到相同刻度 D．将橡皮条和绳的结点拉到相同位置
⑵同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是________（填字母代号）
A．两细绳必须等长
B．弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行
C．用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大
D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要近些
4．在“探究共点力合成规律”的实验中，某同学经历了以下实验步骤：
A．在白纸上按比例做出两个力F1和F2的图示，根据平行四边形定则作图求
出合力F；
B．只用一个测力计，通过细绳把橡皮筋拉同样长度；
C．记下两个测力计F1和F2的读数，并且记录它们的方向；
D．在水平放置的木板上，垫一张白纸，把橡皮筋的一端固定在板上P点，用两条细绳连接在橡皮筋的另一端，通过细绳同时用两个测力计互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋与细绳的连接点到达某一位置O，并记下此位置，如图所示；
E．记下测力计的读数F′和细绳方向，按同一比例作出这个力的图示，比较这个实测合力F′和按平行四边形定则求出的合力F，看它们的大小和方向是否相近；
F．用刻度尺测量出P、O之间的距离并记录；
G．改变两测力计拉力的大小和方向，多次重复实验，从实验得出结论．
⑴ 上述实验步骤有明显的错误，这个步骤是________（填选项前的字母）；正确的操作应为________； ⑵ 上述实验步骤中有一步骤是多余的，这个步骤是________（填选项前的字母）；
⑶ 将以上实验步骤按正确顺序排列，应为________（填选项前的字母）．
5．用等效代替法验证力的平行四边形定则的实验情况如图甲所示，其中A
为固定橡皮筋的图钉，O 为橡皮筋与细绳的结点，OB 和OC 为细绳，图乙
是白纸上根据实验结果画出的图．
⑴ 本实验中“等效代替”的含义是________
A ．橡皮筋可以用细绳替代
B ．左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果
C ．右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果
D ．两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代
⑵ 图乙中的F 与F ′ 两力中，方向一定沿着AO 方向的是________，图中________是F 1、F 2合力的理
论值，______是合力的实验值．
⑶ 完成该实验的下列措施中，能够减小实验误差的是________
A ．拉橡皮筋的绳细一些且长一些
B ．拉橡皮筋时，弹簧秤、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板面平行
C ．拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些
D ．使拉力F 1和F 2的夹角很小
6．在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤． ⑴ 为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如下表：
弹力F /N
0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 伸长量x /10–2m
0.74 1.80 2.80 3.72 4.60 5.58 6.42 根据表中数据在图中作出F – x 图象并求得该弹簧的劲度系数k = ________N/m ；
⑵
某次实验中，弹簧
秤的指针位置如图所示，其读数为________N
；同时利用 ⑴ 中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 N ，请在下列虚线框中画出这两个共点力的合力F 合；
⑶ 由图得到F 合＝________N ．
7．甲、乙、丙三位同学做“互成角度的两个力的合成”
实验，所用弹簧测力计的量程为0～5 N ，他们都把橡
皮条的一端固定在木板上的A 点，橡皮条的另一端通
过细绳连接弹簧测力计，用两个弹簧测力计把橡皮条
的另一端拉到某一确定的O 点，如图所示，此时细绳
都与平板平行，用F 1和F 2表示拉力的方向和大小．甲同学：F 1和F 2的方向互相垂直，F 1 = 3.0 N 、F 2 =
3.8 N ；乙同学：F 1和F 2方向间的夹角约为30°，F 1＝F 2＝
4.0 N ；丙同学：F 1和F 2方向间的夹角约为120°，F 1＝F 2＝4.0 N ．这三位同学中操作不正确的是哪一位？并说明原因．