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沪科版 (2019)必修 第一册第3章 力与相互作用本章综合与测试评课课件ppt
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这是一份沪科版 (2019)必修 第一册第3章 力与相互作用本章综合与测试评课课件ppt，共36页。PPT课件主要包含了内容索引，课前篇自主预习，课堂篇探究学习，必备知识，自我检测，关键能力，探究应用等内容，欢迎下载使用。
一、实验原理1.合力F'的确定:一个力F'可以把橡皮筋下端拉到某点,两个力F1、F2共同作用,也能把橡皮筋下端拉到同一点,则F'与F1和F2共同作用效果相同,则F'是F1和F2的合力。2.合力理论值F的确定:根据平行四边形定则作出F1和F2的合力F的图示,求出合力的理论值F。3.在实验误差允许的范围内,比较F'和F是否大小相等、方向相同。
二、实验仪器图板、白纸、测力计(两个)、橡皮筋、细绳圈、三角板、刻度尺、图钉(若干)、铅笔。三、实验步骤1.在图板上用图钉固定好一张白纸,如图甲所示,用图钉把橡皮筋的一端固定在A处,过A画一条标记线AB。
2.用两个测力计分别钩住橡皮筋下端的细绳圈,把橡皮筋下端拉至O,用铅笔标好O的位置(注意,橡皮筋要与标记线重合),记下夹角θ和拉力F1、F2的大小。3.改用一个测力计把橡皮筋下端同样拉至O点,记下测力计的读数。4.如图乙所示,利用刻度尺和三角板,按适当的比例作出用两个测力计拉时的拉力F1和F2的图示以及用一个测力计拉时的拉力F'的图示,以F1、F2为邻边画出平行四边形,并画出对角线F。5.比较F与F'的大小和方向,看它们在实验误差允许范围内是否相同,从而验证平行四边形定则。
正误辨析(1)实验中合力与分力的作用效果相同,此实验中力的作用效果是指橡皮条伸长的长度相同。( )答案 ×(2)记录细绳的方向时,沿细绳方向在细绳下白纸上点两个相距较远的点即可。( )答案 √
(3)每次实验时,只要记录弹簧测力计的示数就可以了。( )答案 ×(4)用两弹簧测力计拉橡皮条时,两弹簧测力计间的夹角应取90°。( )答案 ×
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时弹簧测力计的拉力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.实际值: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条时拉力F'的图示。
3.相比较:比较F'与F在实验误差允许的范围内是否相等。注意:在同一次实验中,画力的图示选定的标度要相同,并且要恰当选定标度,使力的图示清晰明了。
例1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 。 A.测量细绳套的长度B.测量橡皮筋的原长C.记录测力计的示数D.记录结点O的位置E.通过细绳记录拉力的方向(2)下列关于操作过程的说法正确的是 。 A.橡皮筋、测力计和细绳套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.用平行四边形定则求得的合力方向一定沿PO方向
解析 (1)本实验是通过作合力与分力图示的方法来验证平行四边形定则,需要测量合力与分力的大小、方向,根据这个原理需要两次达到相同的效果,不需要测量细绳套的长度和橡皮筋的原长。故AB错误,CDE正确。(2)实验中为了减小误差,测力计必须保持与木板平行,这样才能正确地确定弹力方向,故A正确;实验过程中两细绳之间的夹角要适当,并非要求达到90°,故B错误;用平行四边形定则求得的合力方向不一定沿PO方向,故C错误。答案 (1)CDE (2)A
规律方法 实验中需要注意的三点(1)两次实验结点一定到达同一位置,才能保证效果相同;(2)力是矢量,实验中既要记录力的大小,还要记录力的方向;(3)数据处理时要作力的图示而非示意图。
一、规范操作1.O点位置(1)定位O点时要力求准确;O点为橡皮筋与细绳圈的结点的投影点。(2)同一次实验中橡皮筋拉长后的O点必须位于同一位置。2.拉力(1)用测力计测拉力时要使拉力沿测力计轴线方向;(2)应使橡皮筋、测力计和细绳圈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。F1、F2所拉的两根细绳圈适当长一些,记录细绳圈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。
二、误差分析1.测力计使用前没调零会造成误差。2.实验时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,橡皮筋下端没有完全拉到同一点会造成误差。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,都会造成误差。
例2(2021福建厦门高一期末)在探究两个互成角度的力的合成规律的实验中,提供了以下器材:薄木板一块,量程为5 N的弹簧测力计两个,橡皮条(带有两个较长的细绳套),白纸,刻度尺,图钉若干个。(1)关于实验及操作建议,正确的有 。 A.两个测力计示数必须相同B.用两个测力计拉橡皮条时必须互成90°C.读数时视线应正对测力计刻度D.拉橡皮条时,测力计、橡皮条、细绳必须与木板平面平行
(2)某次测量时测力计的示数如图所示,则其读数为 N。
(3)某同学用同一套器材做了三次实验,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方向的点,如下图所示。其中最能提高实验精度的是 。
解析 (1)实验采用的是作图法求合力,故两个测力计示数不必相同,用两个测力计拉橡皮条时也不必互成90°,A、B错误;为了减小实验误差,读数时视线应正对测力计刻度,拉橡皮条时,测力计、橡皮条、细绳必须与木板平面平行,C、D正确。(2)测力计的最小刻度为0.1 N,再估读一位到最小刻度的下一位,读数为3.00 N。(3)A中记录力的方向时,两点太近,误差较大,A错误;B中的标度选择不合适,两细绳的夹角太小,B错误;C中记录力的方向时,两点距离合适,标度选择合适,误差较小,C正确。答案 (1)CD (2)3.00 (3)C
规律方法 如何区分理论值和实际值(1)实际值:在实验操作过程中获取的数值;(2)理论值:根据某种规律(规则)作出(计算出)的数值;(3)由于误差,实际值往往和理论值存在一定的差别。
例3有同学利用如图所示的装置来探究两个互成角度的力的合成规律。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,每个钩码的重力相等,当系统达到平衡时,根据钩码个数读出三根绳子的拉力TOA、TOB和TOC,回答下列问题:
(1)改变钩码个数,实验能完成的是 。(绳子能承受的拉力足够大) A.钩码的个数N1=N2=2,N3=4B.钩码的个数N1=N3=3,N2=4C.钩码的个数N1=N2=N3=4D.钩码的个数N1=3,N2=4,N3=5(2)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三段绳子的方向和钩码个数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
(3)在作图时,你认为图中 (选填“甲”或“乙”)符合实际。
解析 (1)对O点受力分析如图所示,由于结点在三个共点力的作用下处于静止状态,所以TOA、TOB的合力大小等于TOC,且|TOA-TOB|
答案 (1)BCD (2)A (3)甲
1.(2021广东湛江高一期末)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。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
(1)做好实验准备后,先用两个弹簧测力计把橡皮筋的结点拉到某一位置O,此时需要记录的是 , 和 。 (2)图乙中的F与F'两力中,方向一定沿AO方向的是 。 (3)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
解析 (1)当用两个弹簧测力计同时拉橡皮筋时,必须记录下两弹簧测力计的读数、两细绳的方向和O点的位置。(2)题图乙中的F与F'中,F是由平行四边形得出的,而F'是通过实验方法得出的,其方向一定与橡皮筋的方向相同,一定与AO共线的是F'。(3)本实验中两个拉力的作用效果和一个拉力的作用效果相同,采用的科学方法是等效替代法。
答案 (1)O点位置 两弹簧测力计的读数 两细绳套的方向 (顺序可调换) (2)F' (3)B
2.某探究小组做验证力的平行四边形定则实验,将画有坐标轴(横轴为x轴,纵轴为y轴,最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上,如图甲所示。将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外),另一端P位于y轴上的A点时,橡皮筋处于原长。(1)用一只弹簧测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O,此时拉力F的大小可由弹簧测力计读出。弹簧测力计的示数如图乙所示,F的大小为 N。
(2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋P端回到A点;现使用两个弹簧测力计同时拉橡皮筋,再次将P端拉至O点。此时观察到两个拉力分别沿图甲中两条虚线所示的方向,由弹簧测力计读出两个拉力的大小分别为F1=4.2 N和F2=5.6 N。
①用5 mm长度的线段表示1 N的力,以O点为作用点,在图甲中画出力F1、F2的图示,然后按平行四边形定则画出它们的合力F合;②F合的大小为 N。 若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内,则该实验验证了力的平行四边形定则。
解析 (1)由题图乙可知,每个大格之间有5个小格,所以弹簧测力计的分度值为0.2 N,故弹簧测力计的读数为4.0 N。(2)①分别以F1、F2为邻边作平行四边形,并作出F1、F2之间的对角线,即得F合,如图所示
一、实验原理1.合力F'的确定:一个力F'可以把橡皮筋下端拉到某点,两个力F1、F2共同作用,也能把橡皮筋下端拉到同一点,则F'与F1和F2共同作用效果相同,则F'是F1和F2的合力。2.合力理论值F的确定:根据平行四边形定则作出F1和F2的合力F的图示,求出合力的理论值F。3.在实验误差允许的范围内,比较F'和F是否大小相等、方向相同。
二、实验仪器图板、白纸、测力计(两个)、橡皮筋、细绳圈、三角板、刻度尺、图钉(若干)、铅笔。三、实验步骤1.在图板上用图钉固定好一张白纸,如图甲所示,用图钉把橡皮筋的一端固定在A处,过A画一条标记线AB。
2.用两个测力计分别钩住橡皮筋下端的细绳圈,把橡皮筋下端拉至O,用铅笔标好O的位置(注意,橡皮筋要与标记线重合),记下夹角θ和拉力F1、F2的大小。3.改用一个测力计把橡皮筋下端同样拉至O点,记下测力计的读数。4.如图乙所示,利用刻度尺和三角板,按适当的比例作出用两个测力计拉时的拉力F1和F2的图示以及用一个测力计拉时的拉力F'的图示,以F1、F2为邻边画出平行四边形,并画出对角线F。5.比较F与F'的大小和方向,看它们在实验误差允许范围内是否相同,从而验证平行四边形定则。
正误辨析(1)实验中合力与分力的作用效果相同,此实验中力的作用效果是指橡皮条伸长的长度相同。( )答案 ×(2)记录细绳的方向时,沿细绳方向在细绳下白纸上点两个相距较远的点即可。( )答案 √
(3)每次实验时,只要记录弹簧测力计的示数就可以了。( )答案 ×(4)用两弹簧测力计拉橡皮条时,两弹簧测力计间的夹角应取90°。( )答案 ×
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时弹簧测力计的拉力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.实际值: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条时拉力F'的图示。
3.相比较:比较F'与F在实验误差允许的范围内是否相等。注意:在同一次实验中,画力的图示选定的标度要相同,并且要恰当选定标度,使力的图示清晰明了。
例1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 。 A.测量细绳套的长度B.测量橡皮筋的原长C.记录测力计的示数D.记录结点O的位置E.通过细绳记录拉力的方向(2)下列关于操作过程的说法正确的是 。 A.橡皮筋、测力计和细绳套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.用平行四边形定则求得的合力方向一定沿PO方向
解析 (1)本实验是通过作合力与分力图示的方法来验证平行四边形定则,需要测量合力与分力的大小、方向,根据这个原理需要两次达到相同的效果,不需要测量细绳套的长度和橡皮筋的原长。故AB错误,CDE正确。(2)实验中为了减小误差,测力计必须保持与木板平行,这样才能正确地确定弹力方向,故A正确;实验过程中两细绳之间的夹角要适当,并非要求达到90°,故B错误;用平行四边形定则求得的合力方向不一定沿PO方向,故C错误。答案 (1)CDE (2)A
规律方法 实验中需要注意的三点(1)两次实验结点一定到达同一位置,才能保证效果相同;(2)力是矢量,实验中既要记录力的大小,还要记录力的方向;(3)数据处理时要作力的图示而非示意图。
一、规范操作1.O点位置(1)定位O点时要力求准确;O点为橡皮筋与细绳圈的结点的投影点。(2)同一次实验中橡皮筋拉长后的O点必须位于同一位置。2.拉力(1)用测力计测拉力时要使拉力沿测力计轴线方向;(2)应使橡皮筋、测力计和细绳圈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。F1、F2所拉的两根细绳圈适当长一些,记录细绳圈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。
二、误差分析1.测力计使用前没调零会造成误差。2.实验时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,橡皮筋下端没有完全拉到同一点会造成误差。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,都会造成误差。
例2(2021福建厦门高一期末)在探究两个互成角度的力的合成规律的实验中,提供了以下器材:薄木板一块,量程为5 N的弹簧测力计两个,橡皮条(带有两个较长的细绳套),白纸,刻度尺,图钉若干个。(1)关于实验及操作建议,正确的有 。 A.两个测力计示数必须相同B.用两个测力计拉橡皮条时必须互成90°C.读数时视线应正对测力计刻度D.拉橡皮条时,测力计、橡皮条、细绳必须与木板平面平行
(2)某次测量时测力计的示数如图所示,则其读数为 N。
(3)某同学用同一套器材做了三次实验,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方向的点,如下图所示。其中最能提高实验精度的是 。
解析 (1)实验采用的是作图法求合力,故两个测力计示数不必相同,用两个测力计拉橡皮条时也不必互成90°,A、B错误;为了减小实验误差,读数时视线应正对测力计刻度,拉橡皮条时,测力计、橡皮条、细绳必须与木板平面平行,C、D正确。(2)测力计的最小刻度为0.1 N,再估读一位到最小刻度的下一位,读数为3.00 N。(3)A中记录力的方向时,两点太近,误差较大,A错误;B中的标度选择不合适,两细绳的夹角太小,B错误;C中记录力的方向时,两点距离合适,标度选择合适,误差较小,C正确。答案 (1)CD (2)3.00 (3)C
规律方法 如何区分理论值和实际值(1)实际值:在实验操作过程中获取的数值;(2)理论值:根据某种规律(规则)作出(计算出)的数值;(3)由于误差,实际值往往和理论值存在一定的差别。
例3有同学利用如图所示的装置来探究两个互成角度的力的合成规律。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,每个钩码的重力相等,当系统达到平衡时,根据钩码个数读出三根绳子的拉力TOA、TOB和TOC,回答下列问题:
(1)改变钩码个数,实验能完成的是 。(绳子能承受的拉力足够大) A.钩码的个数N1=N2=2,N3=4B.钩码的个数N1=N3=3,N2=4C.钩码的个数N1=N2=N3=4D.钩码的个数N1=3,N2=4,N3=5(2)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三段绳子的方向和钩码个数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
(3)在作图时,你认为图中 (选填“甲”或“乙”)符合实际。
解析 (1)对O点受力分析如图所示,由于结点在三个共点力的作用下处于静止状态,所以TOA、TOB的合力大小等于TOC,且|TOA-TOB|
答案 (1)BCD (2)A (3)甲
1.(2021广东湛江高一期末)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。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
(1)做好实验准备后,先用两个弹簧测力计把橡皮筋的结点拉到某一位置O,此时需要记录的是 , 和 。 (2)图乙中的F与F'两力中,方向一定沿AO方向的是 。 (3)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
解析 (1)当用两个弹簧测力计同时拉橡皮筋时,必须记录下两弹簧测力计的读数、两细绳的方向和O点的位置。(2)题图乙中的F与F'中,F是由平行四边形得出的,而F'是通过实验方法得出的,其方向一定与橡皮筋的方向相同,一定与AO共线的是F'。(3)本实验中两个拉力的作用效果和一个拉力的作用效果相同,采用的科学方法是等效替代法。
答案 (1)O点位置 两弹簧测力计的读数 两细绳套的方向 (顺序可调换) (2)F' (3)B
2.某探究小组做验证力的平行四边形定则实验,将画有坐标轴(横轴为x轴,纵轴为y轴,最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上,如图甲所示。将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外),另一端P位于y轴上的A点时,橡皮筋处于原长。(1)用一只弹簧测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O,此时拉力F的大小可由弹簧测力计读出。弹簧测力计的示数如图乙所示,F的大小为 N。
(2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋P端回到A点;现使用两个弹簧测力计同时拉橡皮筋,再次将P端拉至O点。此时观察到两个拉力分别沿图甲中两条虚线所示的方向,由弹簧测力计读出两个拉力的大小分别为F1=4.2 N和F2=5.6 N。
①用5 mm长度的线段表示1 N的力,以O点为作用点,在图甲中画出力F1、F2的图示,然后按平行四边形定则画出它们的合力F合;②F合的大小为 N。 若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内,则该实验验证了力的平行四边形定则。
解析 (1)由题图乙可知,每个大格之间有5个小格,所以弹簧测力计的分度值为0.2 N,故弹簧测力计的读数为4.0 N。(2)①分别以F1、F2为邻边作平行四边形,并作出F1、F2之间的对角线,即得F合,如图所示
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