●教学目标:
1.知识与技能
(1)认识力的作用效果。
(2)知道力的概念和力的单位。
(3)知道力的三要素,能用示意图表示力
2.过程与方法
(1)通过活动和生活经验感受力的作用效果
(2)了解物体间力的作用是相互的,并能解释有关现象
3、情感、态度与价值观
(1)在观察体验过程中,培养学生的科学态度。
(2)从力用三要素表示的事例中认识科学方法的价值。
●教学重点
1、力的概念和力的单位。
2、力的三要素,用示意图表示力。
●教学难点
1、力的概念
2、认识物体间力的作用是相互的,并解释有关现象。
●教学过程:
(一)引入新课
让学生描述生活中要用到力的例子(例如:提起一桶水、踢足球、推动物体等等)
(二)讲授新课
1.力的作用效果
学生探究活动:实验器材:橡皮筋、弹簧、乒乓球。体会对这些器材施加力时,这些器材有什么变化?
结合课本里的插图,让学生讨论总结出力的作用效果
(1)力可以使物体发生形变(改变物体的形状)
(2)力可以改变物体的运动状态
(3)力的单位:牛顿,简称牛,符号用N表示
补充一些常见的例子让学生了解力的大小:托起两个鸡蛋所用的力大约为1N,一个质量为50kg的同学对地面的压力大约为500N。
2.力的大小、方向、作用点(即力的三要素)
学生探究活动:(1)用不同大小的力去拉弹簧,观察弹簧是否不同
(2)用不同方向的力弹击乒乓球,观察乒乓球的运动是否不同
(3)用同样大小的力向下压一端固定在桌面上的钢尺,每次手的位置离桌面的距离都不同,观察钢尺的形状改变是否不同
引导学生从实验总结得出:力的大小、方向、作用都会影响到力的作用效果
3.力的示意图:用一根带箭头的线段来表示力。线段的末端画箭头表示力的方向;线段的长度可以表示力的大小;线段的起点或终点表示力的作用点。
练习:画出木块受到的水平向右的拉力
4.力是物体间的相互作用(物体对物体的作用),即物体间力的作用是相互的学生活动:
(1)拉开弹簧时,是否感觉到弹簧也在拉自己的手?
(2)乒乓球打在桌面上,有没有被弹起?
(3)观察书本43页图12.4-4,能得到什么启示?
(4)游泳分析
组织学生讨论,引导学生归纳得出结论:物体间力的作用是相互的,一个施加力的物体,同时也是受力物体。
让学生列举生活中体现物体间力的作用是相互的例子并进行解释。
强调:产生力的作用时,物体之间不一定直接接触,并且至少要有两个物体。
(三)课堂小结
1.力的作用效果有哪些?
2.力的有哪三个要素?
3.怎样体现力的作用是相互的?
(四)布置作业
【 教学目标 】
1. 知识与技能
(1) 了解什么是弹力;
(2) 知道弹簧测力计的原理;
(3) 会正确使用弹簧测力计;
(4) 培养学生的观察能力和初步分析概括能力以及实际动手操作能力。
2. 过程与方法
经历实验分析过程。
3. 情感、态度和价值观
通过教学活动,使学生具有对科学的求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中的物理学的道理。
【 教学重点 】
力的测量原理。
【 教学难点 】
会用弹簧测力计测量力的大小。
【 教学过程 】
教师活动设计 学生活动设计
一、弹力 老师利用多媒体展示:跳水,蹦床,蹦极,射箭 …… 学生观察实验,对弹力有了初步认识。
引导学生自己动手实验:
(1)钢尺压弯反弹;
(2)拉伸或压缩弹簧。 学生自己动手做实验,对弹力进一步了解。
老师引导学生得出弹力概念。
回忆力的作用效果,悟出发生形变的物体会对施力物体产生作用力,即弹力。
二、测力计及其使用 老师引导学生做实验。 学生实验:拉伸弹簧,拉力越大,弹簧伸长越长。
说明弹簧测力计原理:在一定范围内,受到拉力越大,弹簧的伸长就越长。 学生知道弹簧测力计原理。
投影仪展示弹簧测力计,请学生观察,介绍弹簧测力计结构:
(1)最大刻度的意义;
(2)最小刻度的概念;
(3)零刻度的调整。 学生了解弹簧测力计结构。
投影仪展示各种弹簧测力计。
老师讲解如何使用弹簧测力计及其注意事项:
(1)如何调零;
(2)测量范围;
(3)测量方法(伸长方向与测量方向一致,弹簧不要靠在刻度板上)。
老师引导学生做实验,并对学生进行指导,纠正。 学生实验:
用弹簧测力计测钩码重量;
用弹簧测力计测自己的一根头发所能承受的最大拉力,并与同学进行比较。
三、实验探究 老师用多媒体展示拔河,牛拉车 …… 等图片;
提问:以上两边的力相等吗? 学生观察录像,思考。
引导学生做教材25页图8-3-8实验并填空。
学生做书上实验,补全结论。
引导学生对拔河、牛拉车进行分析。 学生分析讨论总结:只要一个物体对另一个物体施加了力,受力物体反过来也肯定会给施力物体一个力。这两个力大小相等,方向相反,且在同一条直线上。
四、课堂小结 通过多媒体展示,老师讲解,以及学生自己动手试验,使学生知道了什么是弹力,掌握了弹簧测力计的原理以及用法;通过实验探究对相互作用力的关系有一定了解。
五、课堂作业 课后发展空间中的练习
【 实践活动 】
课后“发展空间”中的自制橡皮筋测力计。
【 教学反馈 】
本节教学活动应是学生在教师的组织、引导下,学生积极主动探索的过程。在参与过程中培养学生的观察能力、分析问题、解决问题的能力,自己动手操作的能力,使之在观察中思考、学习。
一、教材依据
本节课是经全国中小学教材审定委员会20xx年初审通过义务教育课程标准实验教科书xx出版传媒集团xx科学技术出版社出版的八年级物理下册第八章《力》的第四节《力的作用是相互的》。
二、设计思路
为坚持新课改的理念,实施高效课堂,本着先学后教的思想,充分相信学生,大胆放手,让学生在讨论探究中学到知识。在学习了弹力、重力和摩擦力这三种具体的力以后,对它们的共同性质之一-------力的作用是相互的相互性的研究是本节课主要解决的问题。力是日常生活和工农业生产常见的概念,力也是整个物理学的核心,是贯穿物理学的主线,学好力,为以后学好物理打下坚实的基础。学生在学习了弹力、重力、摩擦力的基础上,可以通过学生预习、讨论及自己动手实验,教师适时点拨,能得出力的作用是相互的结论。本节教材内容偏少,知识点集中,教学过程可采用观察讨论法和实验探究法。
三、教学目标
1、知识与技能
(1)通过观察和分析,认识到力的作用的相互性并能利用该知识解决生活问题。
(2)通过讨论,认识到施力物体同时也是受力物体。
(3)知道物体间的相互作用力之间的关系。
2、过程与方法
(1)通过相互间的讨论、展示和学生点评了解物体间力的作用是相互的,并能解释有关现象。
(2)通过观察和实验来掌握探究物体间相互作用力之间的关系,为后面平衡力的学习打下基础。
3、情感、态度与价值观
通过实验观察培养团队合作精神,培养学生善于观察的能力及勇于探索、勇于创新的精神。
4、现代教学手段
运用多媒体教学与传统教学相结合,幻灯片视频动画展示,结合教师精讲,教师在展示幻灯片的同时,运用传统教学,把重点内容及本节课的小结进行板书,以达到学生掌握知识点的目的。
四、教学重点
掌握力的概念、知道物体间力的作用是相互的。
五、教学难点
理解力的作用是相互的并用此解释生活中的现象。
六、教学准备
弹簧测力计(学生9组分组实验器材18个)、ppt制作、物理课本、导学案(教师根据教材内容,备课组内经过各位教师的三次研讨,精心编制导学案)、双色笔(学生通过课前预习和完成导学案情况,在自己有问题的地方用不同颜色的笔进行改正,或勾画重点内容)、课前5分钟展示(展示导学案中的自主学习部分)
七、教学过程
Ⅰ、课前5分钟展示
学生展示,各小组分配到人,一般由小组中基础较差的学生展示,同组的其他同学进行点评、改正。没有展示任务的同学在物理学科班长的领导下进行朗读本节课的相关内容,改正导学案中的问题。教师做好课前准备。
Ⅱ、导入新课
(幻灯片播放)公元1918年,海南省南天村,有一恶霸,名叫南天虎。人如其名,仗着家财万贯,横行霸道,无恶不作,村里人人谈虎色变。有一天,他十岁的儿子跟几个小朋友到村外玩耍,刚出村口,他儿子就踢到一个石头,摔得头破血流,抱着头,一边哭,一边跑回家叫“爸爸!爸爸……”南天虎看见儿子血流满面,气得咬牙切齿,指着儿子“谁打你的?”儿子有父亲在,什么都忘了,一边拉父亲的手,一边往村外走,走到石头前面,指着势头说:“就是它。”南天虎想都不想,一脚向石头踢去,“唉呀,我的脚断了!”围观的村民,人人暗地称快。有道是“善有善报,恶有恶报”。你知道其中的道理吗?(小故事引入,吸引学生注意力,激发学生思考)
Ⅲ、新课教学
一、认识力
师:看了这个小故事,在大家学习完这节课后来解释其中的道理。
[板书]第八章 第四节 力的作用是相互的
[做一做]1、用手推、拉桌子;用脚蹭地。
2、用手拉弹簧测力计,测出拉力。
[点评]锻炼学生的动手能力、思考能力,利用身边的物体做简单的物理实验,体现生活中处处有物理的理念。
教师分析:用手推、拉桌子,说明手施加了力,桌子受到了力;用脚蹭地,说明脚施加了力,地面受到了力;用手拉弹簧测力计,说明手施加了力,弹簧测力计受到了力。
师:一个力的产生需要几个物体?
生:两个。
师:这两个物体分别叫什么?
生:施力物体和受力物体。
师:现在我们给力下一个完整的定义。
生:物理学中,把物体对物体的作用称为力。
[点评]结合前面所学,巩固力的概念。
[板书]力是物体对物体的作用。
[想一想]当一个物体受到另一个物体的作用时,另一个物体是否也同时受到这个物体的作用呢?
二、物体间力的作用事相互的
[多媒体展示]1、穿旱冰鞋的小孩推墙,小孩向后退。
2、放着磁铁的两个小车,当同名磁极相对时,两个小车同时后退;
当异名磁极相对时,两个小车相互靠近。
师:现在大家拿出导学案,讨论合作探究一中的内容,并完成合作探究一。
(图片见课本57页图8-34、8-35、8-36、8-37)
[学生活动]:以小组为单位进行讨论,由组内成员指定一个主讲人,其他成员可以进行纠错或补充,并最终达成一致意见,完成导学案合作探究一的内容。(时间在5分钟左右,教师可以巡查,也可随时解答学生在讨论过程中的遇到的问题。)
[教师]幻灯片中出示展示、点评的小组成员,学生讨论结束。
师:好,讨论结束,请展示开始展示,点评的同学做好准备。
生1:用手指压铅笔尖,手是施力物体,铅笔是受力物体,而手指感到疼,说明铅笔受力的同时对手也施加了力。
生2:小华和小明穿着旱冰鞋静止在地面上,小华用力推小明,发现两人同时向相反的方向运动,说明小明受力的同时也对小华施加了力。
生3:将两个悬挂着的带有异种电荷的小球靠近,会看到两个小球相互吸引,相互靠近。说明两个小球在受力的同时都对对方施加了力。
生4:将载有磁铁的小车相载有铁块的小车靠近,发现两个小车相互吸引,相互靠近。说明铁块受力的同时也对磁铁施加了力。
师:从上面的4个现象中,发现这些现象说明了一个共同的什么问题?
生5:一个物体对另一个物体有力的作用时,另一个物体也同时对这个物体有力的作用,即力的作用时相互的。
[知识小结]一个力必须涉及两个物体,施力物体和受力物体,并且施力物体同时也是受力物体,说明物体间力的作用是相互的。
[板书]物体间力的作用是相互的。
[补充]多媒体展示图片,运动员起跑、用脚尖踢球脚会感到疼、飞机起飞、火箭发射船浆向后划水使船前进等。
[点评]拓展学生的视野,体现“从生活到物理、从物理到社会”的理念
[提示]在此环节可让学生多多举例,能更加深理解。
[点评]通过一系列活动的展开、演示实验的进行,让学生从感性到理性、从内隐到外显地认识、理解“力的作用是相互的”。
[过渡]物理间力的作用是相互的,那么物体间这种相互作用的力有什么关系呢?
三、实验探究:物体间相互作用力的关系
师:物理中实验探究分为几个环节?
生:提出问题、作出猜想、设计实验、收集证据、交流讨论、得出结论。
师:按照实验探究的过程完成导学案中的合作探究二的内容。
[学生活动利用桌面上的器材,两个弹簧测力计进行实验探究。
[点评]给学生提供充足的学习材料、学习探究的时间和空间,让学生在活动中去发现问题、解决问题,通过小组合作、交流的方式去深化认识、加深理解。
师:随机点将,那个小组完成了给大家展示一下你们组的成果?
生1:首先将两个弹簧测力计校正零点,然后将他们秤钩相对,向相反的方向拉动弹簧测力计,同时观察弹簧测力计的示数,记录数据,我们组记录了三组数据,(边示范边讲解)从数据中可以看出,这两个力大小相等,方向相反。
实验次数
F1/N
F2/N
1
3
3
2
5
5
3
7
7
生2、我补充,两个弹簧测力计分别叫甲和乙,甲对乙施加了力,作用在乙上,同时乙队甲也施加了力,作用在甲上,所以相互作用的力还应该作用在两个不同的物体上。
师:补充的非常好,经过两名同学的示范和讲解,对于相互作用力的关系大家已经弄清楚了,这两个力的方向相反,并且两个力都沿着弹簧测力计的轴线方向,这个相反的方向应该在同一条直线上。
[点评]教师的适当讲解是必须的也是必要的,有些知识学生可以通过讨论探究、交流获得,有些预备知识是教师必须要讲解的,可为后面的二力平衡做铺垫。
[板书]物体间的相互作用力的关系:大小相等、方向相反、在同一条直线上,并且作用在两个不同的物体上。
师:经过本节课的学习,对于开头的小故事,你能说出其中的道理吗?
生:物体间力的作用是相互的,用脚踢石头,同时石头对脚也施加了力,所以那个恶霸的脚才会断。哈哈
Ⅳ、反馈练习
完成导学案中[当堂训练]内容,完成的同学可以进行展示,随机点将,学生进行点评。教师利用实物展示台点评学生的练习结果,对于存在问题进行强调
Ⅴ、课堂小结
我的收获、学生陈述本节课所得。
八、教学反思
通过本节课的教学,让我知道学生的潜力是无限的,要充分相信学生,我就充分注意到应该放手让学生大胆的展示,大胆的开展实验探究,从自身的实验探究中寻找科学的理论,科学的方法,比教师的填鸭式教学更能激发学生的学习兴趣,让课堂充满了激情和活力。但要注意,不能让学生合作流于形式,让学生在合作中真正学到知识,从而提高课堂效率。
1、一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过静止的小磁针的正上方,这时小磁针的南极向西偏转,则这束带电粒子可能是:( )
A、由北向南飞行的正离子束 B、由南向北飞行的正离子束
C、由北向南飞行的负离子束 D、由南向北飞行的负离子束
2、具有相同速度的质子、氘核和粒子垂直飞入同一匀强磁场中,则:( )
A、它们的动能之比是1:2:4,轨道半径之比是1:2:2
B、它们的向心力大小之比是1:1:2,回转周期之比是1:2:4
C、磁感应强度增大,则这些粒子所受的洛仑兹力增大,动能也将增大
D、磁感应强度增大,它们轨道半径减小,周期也变小
3、如图,与纸面垂直的平面AA'的上、下两侧分别为磁感应强度为B和2B的匀强磁场,其方向均垂直于纸面向外,假设最初有带电量+q的粒子以速度V处下而上垂直射达界面AA'某处,则应:( )
A、此粒子将反复穿过界面,其轨迹为半径不等的一系列半圆
B、该粒子的运动周期为
C、粒子每一个周期沿AA'方向有一段位移,其大小为粒子在下方磁场内圆轨道的半径
D、一个周期内粒子沿AA'方向运动的.平均速度为
4、一个带电粒子,沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场,粒子的一段径迹如图,径迹上的每一小段都可近似看作圆弧,由于带电粒子使沿途的空气电离,粒子的能量逐渐减小,则可知:( )
A、粒子方向从a到b,带正电 B、粒子从b到a,带正电
C、粒子从b 到a,带负电 D、粒子从b到a,带负电
5、两条平行直线MM'与NN'之间,有一匀强磁场,两个同种带电粒子以不同的速率V1及V2分别从O点沿OX轴正方向射入,当速率为V1的粒子到达a点时,其方向与NN'垂直, 当速率为V2的粒子到达b点时,其方向与NN'成60角,设两粒子从O到达a点及b点的时间分 别为t1和t2,则有: ( )
A、t1:t2=3:2;V1:V2=1:2 B、t1:t2=3:1;V1:V2=1:
C、t1:t2=2:1;V1:V2=1: D、t1:t2=3:2;V1:V2=1:
6、两个粒子带电量相等,在同一磁场中只受磁场力作匀速圆周运动,则有:( )
A、若速率相等,则半径必相等 B、若质量相等,则周期必相等
C、若动量大小相等,则半径必相等 D、若动能相等,则周期必相等
7、 如图所示不同元素的二价离子经加速后竖直向下射入由正交的匀强电场和匀强磁场组成的粒子速度选择器,恰好都能沿直线穿过,然后垂直于磁感线进入速度选择器下方另一个匀强磁场,偏转半周后分别打在荧屏上的M、N两点.下列说法中不正确的有( )
A.这两种二价离子一定都是负离子
B.速度选择器中的匀强磁场方向垂直于纸面向里
C.打在M、N两点的离子的质量之比为OM:ON
D.打在M、N两点的离子在下面的磁场中经历的时间相等
8、质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具,它的构造原理如图所示.离子源S产生的带电量为q的某种正离子,离子产生出来时速度很小,可以看做是静止的.离子产生出来后经过电压U加速后形成离子束流,然后垂直于磁场方向、进人磁感应强度为B的匀强磁场,沿着半圆周运动而达到记录它的照相底片P上.实验测得:它在P上的位置到入口处a的距离为l,离子束流的电流强度为I.回答下列问题:
(1)t秒内能射到照相底片P上的离子的数目为___________
(2)单位时间穿过入口处S1离子束流的能量为__________
(3)试证明这种离子的质量为m=qB2a2/8U
9、如图所示为一回旋加速器的示意图,已知 D形盒的半径为R,中心O处放有质量为m、带电量为q的正离子源,若磁感应强度大小为B,求:
(l)加在D形盒间的高频电源的频率。
(2)离子加速后的最大能量;
(3)离子在第n次通过窄缝前后的速度和半径之比。
10、带电量为+q的粒子,由静止经一电场加速,而进入一个半径为r的圆形区域的匀强磁场,从匀强磁场穿出后打在屏上的P点,已知PD:OD= :1,匀强磁场电压为U,匀强磁场的磁感应强度为B,则粒子的质量为多大?粒子在磁场中运动的时间为多少?
第一课时 力 重力
㈠教学目的
〖知识目标〗
⒈正确理解力的概念,能分清受力物体和施力物体.
⒉知道力的三要素,力的单位和符号,能作力的凰示和力的示意图.
⒊知道按力的性质和力的效果对力分类,能正确区别各种实际力的类别.
⒋正确理解重力的定义,能确定物体重力的大小,指明重力的方向.
⒌知道物体重心的含义,能确定质量分布均匀的规则物体重心的位置,会分析一般物体重心位置与质量分布的关系.
〖思路方法目标〗
⒈分类方法.(力的分类,矢量和标量)
⒉等效方法.(重心概念)
⒊分析综合方法.(力的概念的深化)
㈡教学重点难点点拨
⒈力的物质性是各种形式力所具有的共同属性.“力是物体间的相互作用”,它反映了任何一个力必定和两个物体发生联系,而且这两个物体间的力的作用是相互的.力的物质性要求我们在认识一个力时,首先要搞清该力的施力物体和受力物体,没有施力物体(或受力物体)的力是不存在的.
⒉力的作用总是要产生一定的效果,它只能从受力物体上体现出来,而且这个效果与力的大小、方向作用点相联系,力的图示能准确地反映某一个力三要素情况.
⒊地球周围的物体,总是要受到地球的吸引而产生重力,它与该物体所处的环境和运动状态无关
⒋物体各部分都受到重力作用.从效果看,这个作用相当于作用于一点.这个点就是整个物体的重力作用点.亦为物体的重心.上述处理方法是“等效思想方法”的应用.用悬挂法找重心,要注意其局限性,它只适用于薄板状物体.
㈢教具
弹簧、弹簧秤、木块、海绵、水盆、不规则的薄板、细线、曲尺…
㈣教学过程()
⒈讨论引入
师:请阅读p新教材,共同讨论下述问题:⑴什么是力?⑵在自然界中有哪些力?并举例说明.
(为了加深对力的认识,分清力的种类,性质.掌握力的表示方法和应用,本章我们将系统学习力的知识)
⒉新课内容
⑴力是物体间的相互作用
① 力不能离开物体而存在 【演示】手和弹簧、水和木块.
② 受力是相互的,受力和施力物体同时存在.【演示】线悬挂重物
师:力是个重要概念,如何表示一个力?
⑵力的图示
① 力的三要素—大小、方向、作用点.(力的大小可用弹簧秤测量,单位是“牛顿”简称“牛”符号“N”;力的方向是物体间相互作用的方向;力的作用线是沿力的方向的直线)。
【演示】木块浮于水面
(要完整反映一个力,必须把力的三要素全部表述清楚,这可用图示法)
② 力的图示—用一根带箭头的线段表示力的方法
具体到:先定力的单位标度
再画出力的指向的方向
最后标出的箭头、箭尾,均可表示出力的作用点.
⑶力的种类(按力的性质和力产生的效果分类)
① 性质力—重力、弹力、摩擦力、电磁力…
② 效果力—动力、阻力、压力、支持力…(按力的效果命名)
师:严格分清性质力和效果力是物体受力分析的基础,也是正确解决力学问题的重要环节.下面首先研究重力。
⑷重力
① 重力就是重量 是由地球吸引而使物体受到的力。
② 重力的大小和方向
阅读p 明确两点:重力的方向是竖直向下的;重力G=mg g=9.8N
师:下面研究重力作用点问题
⑸重心
① 质量均匀分布,形状规则物体重心位置是几何中心。
② 一般物体重心位置和物体质量分布有关。【演示】悬挂法可确定薄板和曲尺重心位
置(重心可在物体上也可在物体外)
㈤巩固练习
组织讨论下列习题(略)
㈥作业
⒈复习课本内容p1— p5
⒉思考课本练习一第⑴题。
⒊⑵、⑶、⑷题做在练习本上。
提问:是什么原因使筷子能将米甚至杯子都提起来呢?
知道摩擦力是什么?设问:同学们,桌上有一个装有满米的玻璃杯,还有一只筷子,你能用筷子将杯子离开桌面吗?
老师播放:筷子提米的实验。
提问:是什么原因使筷子能将米甚至杯子都提起来呢?
1.设问:摩擦力是什么?
在什么情况下会产生摩擦力呢!下面我们通过几个实验来认识。
(指导学生完成实验)。
1)用弹簧测力计拉放在木板上的木块。(木块不动)
2)用弹簧测力计拉着木块在木板上滑动。
3)将木块下放几支圆珠笔芯,仍然用弹簧测力计拉着木块运动。
提问:弹簧测力计有什么共同的特点?为什么呢?你能作何猜想?积极思考,回答问题。
观察现象,思考。
(小组讨论后)回答问题。
做实验:
1)用弹簧测力计拉放在木板上的木块。(木块不动)
2)用弹簧测力计拉着木块在木板上滑动。
3)将木块轮下放几支圆珠笔芯,仍然用弹簧测力计拉着小车运动。
观察弹簧测力计,有示数,猜想可能有其它的物体
【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。
【实验原理】
等效法:使一个力F的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到某点,所以这一个力F就是两个力F1和F2的合力,作出F的图示,再根据平行四边形定则作出F1和F2的合力F的图示,比较F和F的大小和方向是否都相同。
【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。
【实验步骤】
⑴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。
⑵用两只弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉像皮条,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。
⑶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。
⑷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。
⑸用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出只用一只弹簧测力计的拉力F的图示。
⑹比较一下,力F与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向是否相同。
锦囊妙诀:白纸钉在木板处,两秤同拉有角度,读数画线选标度,再用一秤拉同处,作出力的矢量图。
交流与思考:每次实验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?若两次橡皮条的伸长长度相同,能否验证平行四边形定则?
提示:每次实验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换的思想方法。由于力不仅有大小,还有方向,若两次橡皮条的伸长长度相同但结点位置不同,说明两次效果不同,不满足合力与分力的关系,不能验证平行四边形定则。
【误差分析】
⑴用两个测力计拉橡皮条时,橡皮条、细绳和测力计不在同一个平面内,这样两个测力计的水平分力的实际合力比由作图法得到的合力小。
⑵结点O的位置和两个测力计的方向画得不准,造成作图的误差。
⑶两个分力的起始夹角太大,如大于120,再重做两次实验,为保证结点O位置不变(即保证合力不变),则变化范围不大,因而测力计示数变化不显着,读数误差大。
⑷作图比例不恰当造成作图误差。
交流与思考:实验时由作图法得到的合力F和单个测力计测量的实际合力F忘记标注而造成错乱,你如何加以区分?
提示:由弹簧测力计测量合力时必须使橡皮筋伸直,所以与AO共线的合力表示由单个测力计测量得到的实际合力F,不共线的合力表示由作图法得到的合力F。
【注意事项】
⑴不要直接以橡皮条端点为结点,可拴一短细绳连两细绳套,以三绳交点为结点,应使结点小些,以便准确地记录结点O的位置。
⑵使用弹簧秤前,应先调节零刻度,使用时不超量程,拉弹簧秤时,应使弹簧秤与木板平行。
⑶在同一次实验中,橡皮条伸长时的结点位置要相同。
⑷被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致,拉动时弹簧不可与外壳相碰或摩擦。
⑸读数时应正对、平视刻度。
⑹两拉力F1和F2夹角不宜过小,作力的图示,标度要一致。
交流与思考:如何设计实验探究两力合力随角度的变化规律?如何观察合力的变化规律?
提示:保持两力的大小不变,改变两力之间的夹角,使两力的合力发生变化,可以通过观察结点的位置变化,判断合力大小的变化情况,结点离固定点越远,说明两力的合力越大。
【正确使用弹簧秤】
⑴弹簧秤的选取方法是:将两只弹簧秤调零后互钩水平对拉,若两只弹簧在对拉过程中,读数相同,则可选;若读数不同,应另换弹簧,直至相同为止。
⑵弹簧秤不能在超出它的测量范围的情况下使用。
⑶使用前要检查指针是否指在零刻度线上,否则应校正零位(无法校正的要记录下零误差)。
⑷被测力的方向应与弹簧秤轴线方向一致,拉动时弹簧不可与外壳相碰或摩擦。
⑸读数时应正对、平视刻度。
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