高考物理復習 高效學習方略 實驗3 驗證力的平行四邊形定則課件

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1、一、實驗目的1學會用彈簧測力計和細線測出力的大小和方向2驗證互成角度的兩個共點力合成時的平行四邊形定則3培養(yǎng)學生應用作圖法處理實驗數(shù)據(jù)和得出結論的能力二、實驗原理等效思想：使一個力F的作用效果和兩個力F1和F2的作用效果相同，都是使同一條一端固定的橡皮條伸長到同一點O，即伸長量相同，所以F為F1和F2的合力，作出力F的圖示，再根據(jù)平行四邊形定則作出力F1和F2的合力F的圖示，比較F、F在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否大小相等、方向相同三、實驗器材方木板、白紙、彈簧測力計(兩只)、橡皮條、細繩套(兩個)、三角板、刻度尺、圖釘(幾個)四、實驗步驟1用圖釘把一張白紙釘在水平桌面上的方木板上2用圖釘把橡皮條

2、的一端固定在板上的A點，用兩條細繩套結在橡皮條的另一端 3用兩個彈簧測力計分別鉤住兩個細繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長結點到達某一位置O(如圖所示) 4用鉛筆描下結點O的位置和兩條細繩套的方向，并記錄彈簧測力計的讀數(shù)F1、F2. 5只用一個彈簧測力計，通過細繩套把橡皮條的結點拉到與前面相同的位置O，記下彈簧測力計的讀數(shù)F和細繩套的方向 6改變兩個力F1和F2的大小和夾角，再重復實驗兩次，比較每次的F與F是否在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等五、誤差分析1用兩個彈簧測力計拉橡皮條時，橡皮條、細繩和彈簧測力計不在同一平面內(nèi)，這樣兩個彈簧測力計的水平拉力的實際分力比由作圖法得到的合力要小，造成實驗誤

3、差2結點O的位置和兩個彈簧測力計的方向畫得不準確，造成作圖誤差 3兩個分力的起始夾角太大，如大于120，再重復做兩次實驗，為保證結點O位置不變(即保證合力不變)，則變化范圍不大，因而彈簧測力計示數(shù)變化不顯著，讀數(shù)誤差較大 4作圖比例不恰當、不準確等造成作圖誤差 5彈簧測力計內(nèi)部因操作不當出現(xiàn)摩擦 6作力的圖示及平行四邊形時不夠準確六、注意事項1使用彈簧測力計時，應使拉力沿彈簧測力計的軸線方向，橡皮條、彈簧測力計和細繩套應位于與紙面平行的同一平面內(nèi)2使用彈簧測力計時，拉力適當大一些3同一次實驗中，橡皮條拉長后的結點位置O必須保持不變，即保持作用效果相同 4實驗中兩細繩套要長一些 5畫力的圖示時應

4、該選擇適當?shù)臉硕?，盡量使圖畫的大一些 6同一次實驗中標度應該相同，要嚴格按力的圖示要求和幾何作圖法作出平行四邊形，求出合力七、實驗改進本實驗用一個彈簧測力計也可以完成具體操作如下：1把兩條細繩套中的一條與彈簧測力計連接，另一條細繩套用手直接抓住，然后同時拉這條細繩套和彈簧測力計，使結點拉至位置O點，記下兩條細繩套的方向和彈簧測力計的示數(shù)F1. 2放開橡皮條后，將彈簧測力計連接到另一細繩套上，用手再同時拉這條細繩套和彈簧測力計，使結點也拉至O點處，并使兩條細繩套位于記錄下來的方向上，讀出彈簧測力計的示數(shù)F2.要點一實驗步驟【例1】(2011嘉興模擬)某同學做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗時，主

5、要步驟是：A在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上；B用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，在橡皮條的另一端拴上兩條細繩，細繩的另一端系著繩套； C用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結點達到某一位置O，記錄下O點的位置，讀出兩只彈簧測力計的示數(shù)； D按選好的標度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F； E只用一只彈簧測力計，通過細繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細繩的方向，按同一標度作出這個力F的圖示； F比較F和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結論上述步驟中：(1)有

6、遺漏的步驟的序號是_和_；(2)遺漏的內(nèi)容分別是_和_解析根據(jù)“驗證力的平行四邊形定則”的實驗步驟可知，有遺漏的步驟的序號是C、E.在C中未記下兩條細繩的方向，E中未說明是否把橡皮條的結點拉到了同一位置O.【答案】(1)CE(2)C中未記下兩條細繩的方向E中未說明是否把橡皮條的結點拉到了同一位置O要點二實驗基本方法【例2】某同學在做“互成角度的兩個力的合成”的實驗時，利用坐標紙標記下了橡皮筋的結點位置O點以及兩只彈簧測力計拉力的大小，如圖(a)所示 (1)試在圖(a)中作出無實驗誤差情況下F1和F2的合力圖示，并用F表示此力 (2)有關此實驗，下列敘述正確的是() A兩彈簧測力計的拉力可以同時

7、比橡皮筋的拉力大 B橡皮筋的拉力是合力，兩彈簧測力計的拉力是分力 C兩次拉橡皮筋時，需將橡皮筋結點拉到同一位置O，這樣做的目的是保證兩次彈簧測力計拉力的效果相同 D若只增大某一只彈簧測力計的拉力大小而要保證橡皮筋結點位置不變，只需調(diào)整另一只彈簧測力計拉力的大小即可 (3)圖(b)所示是甲和乙兩位同學在做以上實驗時得到的結果，其中哪一個比較符合實驗事實？(力F是用一只彈簧測力計拉時的圖示) 答：_. (4)在以上比較符合實驗事實的一位同學中，造成誤差的主要原因是：(至少寫出兩種情況) 答：_.解析(1)以F1、F2為鄰邊作平行四邊形，其對角線OF即為所求的合力(如圖所示)(2)兩只彈簧測力計的拉

8、力與橡皮筋的拉力的合力為零，它們之間不是合力與分力的關系，B錯誤；結點位置不變，合力不變，當一只彈簧測力計的拉力大小改變時，另一只彈簧測力計的拉力的大小和方向必須都改變，故D錯誤；正確的選項只有A、C.(3)用平行四邊形定則求出的合力可以與橡皮筋拉力的方向有偏差，但用一只彈簧測力計拉結點的拉力與橡皮筋拉力一定在同一直線上，故甲同學實驗得到的結果符合實驗事實(4)F1的方向比真實方向偏左；F2的大小比真實值偏小且方向比真實方向偏左；作圖時兩虛線沒有分別與F1線和F2線平行(任選其二)【答案】(1)見解析圖(2)A、C(3)甲同學實驗得到的結果(4)見解析要點三創(chuàng)新導航【例3】在課外活動小組進行研

9、究性學習的過程中，其研究小組設計了一個實驗來驗證力的平行四邊形定則，其設計方案為：用三根相同的橡皮帶、四個圖釘、一把直尺和一支鉛筆、三張白紙、平木板來驗證力的平行四邊形定則其步驟如下：將拴有橡皮條的圖釘A、B適當張開釘在木板上，拉第三根橡皮條，使三根橡皮條互成角度拉伸，待結點處的圖釘O靜止時，釘下C圖釘，并記錄圖釘O的位置和圖釘A、B、C的位置 將x1、x2、x3按一定比例圖示表示出來，以x1、x2為鄰邊作平行四邊形，求出其對角線OC，比較OC與OC的長度(即x3的長度)及方向，若相等，且在一條直線上，則達到目的，若OC與OC有一微小夾角，則有誤差(如圖所示) 測出此時這三根橡皮條的長度L1、

10、L2、L3，分別算出它們的伸長量x1L1L0，x2L2L0，x3L3L0. 將三根橡皮條的一端都拴在一個圖釘O上，將這三根橡皮條的另一端分別拴上圖釘A、B、C，注意此時四個圖釘均未固定在板上 用刻度尺測出橡皮條的自由長度L0，注意從圖釘腳之間測起 (1)請你確定該研究小組的實驗步驟的順序是_ (2)對于本實驗下列論述中正確的是() A實驗中用到了圖釘O受到三個共面共點力而靜止，任意兩個力的合力與第三個力大小相等、方向相反的原理，使合力和分力在一次實驗中全部出現(xiàn)，從而簡化了實驗的過程 B實驗中用到了胡克定律，簡化了力的測量，可以不用彈簧測力計就完成實驗 C由于實驗中總有OC與OC的微小夾角，故實

11、驗有誤差，該方法不可取 D三根橡皮條不能做到粗細、長短完全相同，是該實驗的主要誤差來源之一解析(1)該實驗的過程中應該首先將三根橡皮條拴在圖釘上，這樣便于測橡皮條的原長，之后就要固定兩個圖釘拉第三個圖釘?shù)竭m當?shù)奈恢眠M行實驗，把第三個圖釘也固定好后就可測每根橡皮條的長度并計算出伸長量，最后按照胡克定律轉(zhuǎn)換成力作出力的圖示進行實驗研究，所以正確的實驗步驟是.(2)該實驗的關鍵是應用三個共點力平衡的推論進行實驗原理的改進，應用胡克定律將測量力的大小轉(zhuǎn)換為測橡皮條的長度，所以選項A、B都正確；任何實驗都有誤差，誤差是不可避免的，不能因為有誤差就把實驗完全否定，故選項C錯誤；實驗的誤差有系統(tǒng)誤差和偶然誤

12、差，都是不可避免的，該實驗也是一樣的，從系統(tǒng)誤差來看，影響該實驗的主要因素不是原理，而是器材，特別是橡皮條的長短和粗細.所以說三根橡皮條不能做到粗細、長短完全相同，是該實驗的主要誤差來源之一，故選項D也是對的，所以正確選項為A、B、D.【答案】(1)(2)ABD1(2011昆明模擬)在做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗時，橡皮條的一端固定在木板上，用兩只彈簧測力計把橡皮條的另一端拉到某一確定的O點，則下列說法中錯誤的是() A同一次實驗中，O點位置不允許變動 B實驗中，只需記錄彈簧測力計的讀數(shù)和O點的位置 C實驗中，把橡皮條的另一端拉到O點時，兩只彈簧測力計之間的夾角必須取90 D實驗中，要始

13、終將其中一只彈簧測力計沿某一方向拉到最大量程，然后調(diào)節(jié)另一只彈簧測力計拉力的大小和方向，把橡皮條另一端拉到O點解析BCD由合力的定義知，只有兩次都把橡皮條拉到同一位置(O點)，實驗中測得的才是合力與分力的等效關系，故A說法正確；實驗中，除了要記錄彈簧測力計的讀數(shù)、O點的位置以外，還要記錄兩個分力的方向(即繩子拉的方向)，故B說法是錯誤的；兩個彈簧測力計之間的夾角實際上就是兩個分力的夾角，這個夾角應當是任意的，故C說法也是錯誤的；實驗中如果始終將其中一只彈簧測力計沿某一方向拉到最大量程，則在調(diào)節(jié)另一只彈簧測力計時很容易使得這只彈簧測力計超過其量程，是不允許的，故D說法也是錯誤的2.(2011威海

14、模擬)如圖所示，用A、B兩彈簧測力計拉橡皮條，使其伸長到O點()，現(xiàn)保持A的讀數(shù)不變，而使夾角減小，適當調(diào)整彈簧測力計B的拉力大小和方向，可使O點保持不變，這時(1)B的示數(shù)應是()A一定變大 B一定不變C一定變小 D變大、不變、變小均有可能(2)夾角的變化應是()A一定變大B一定不變C一定變小D變大、不變、變小均有可能解析(1)C(2)C“使O點保持不變”，即表示A、B拉力的合力的大小和方向不變，則以O為圓心，以A的拉力大小為半徑畫圓弧如圖所示，根據(jù)平行四邊形定則，按題意減小，可知B的拉力的大小和方向均發(fā)生相應的變化，由圖可知B的拉力的大小和角度都將變小，故(1)、(2)均選C 3.(201

15、1河西高三期末)(1)某同學做“互成角度的兩個力合成”實驗時得出如圖所示的結果(圖中F與O共線)，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細繩套的結點，圖中_是F1和F2合力的理論值，圖中_是F1和F2合力的實驗值，通過本實驗可驗證_ (2)在“互成角度的兩個力合成”實驗中，用A、B兩只彈簧秤把橡皮條上的結點拉到某一位置O，這時AO、BO間夾角AOB90，如圖所示，現(xiàn)改變彈簧秤A的拉力方向，使角減小，但不改變它的拉力大小，那么要使結點仍被拉到O點，就應調(diào)節(jié)彈簧秤B拉力的大小及角，在下列調(diào)整方法中，哪些是可行的_A增大B的拉力，增大角B增大B的拉力，角不變C增大B的拉力，減小角DB的拉力大小不變，

16、增大角【答案】(1)FF互成角度的兩個力合成遵循平行四邊形定則(2)ABC4(2011長沙一中高三月考)在做“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，若由于F1的誤差使F1與F2的合力F方向略向左偏，如圖所示，但F大小等于F，引起這一結果的原因可能是F1的大小比真實值偏_，F(xiàn)1的方向使它與F2的夾角比真實值偏_(填“大”或“小”)【答案】大大5(2011長沙模擬)在做驗證力的平行四邊形定則實驗中：(1)除了方木板、白紙、圖釘、細繩套、橡皮條、鉛筆和刻度尺外，還需要的器材有：_.(2)在此實驗中，假如F1的大小及方向固定不變，那么為了使橡皮條仍然伸長到O點，對F2來說，下面幾種說法中正確的是()AF2可

17、以有多個方向BF2的大小可以有多個值CF2的方向和大小是唯一確定值DF2的方向是唯一的，但大小可有多個值解析(1)除了題中給出的儀器，還需要兩個彈簧測力計(2)當F1的大小和方向固定后，使橡皮條伸長到O點，F(xiàn)2可以有多個方向，而每改變一次方向，F(xiàn)2的大小也要相應改變，故A、B正確，C、D錯誤【答案】(1)兩個彈簧測力計(2)AB6(2011合肥模擬)有同學利用如圖的裝置來驗證力的平行四邊形定則：在豎直木板上鋪有白紙，固定兩個光滑的滑輪A和B，將繩子打一個結點O，每個鉤碼的質(zhì)量相等，當系統(tǒng)達到平衡時，根據(jù)鉤碼個數(shù)讀出三根繩子的拉力TOA、TOB和TOC，回答下列問題： (1)改變鉤碼個數(shù)，實驗能完成的是() A鉤碼的個數(shù)N1N22，N34 B鉤碼的個數(shù)N1N33，N24 C鉤碼的個數(shù)N1N2N34 D鉤碼的個數(shù)N13，N24，N35 (2)在一拆下鉤碼和繩子前，應該做好三個方面的記錄： _. _. _.解析(1)本實驗驗證力的平行四邊形定則時，兩分力F1和F2不能在同一條直線上進行，所以A錯誤，B、C、D正確(2)要標記結點O的位置，同時記錄OA、OB、OC三段繩子的方向和三段繩子所掛鉤碼的個數(shù)【答案】(1)BCD(2)標記結點O的位置記錄OA、OB、OC繩的方向三段繩上所掛鉤碼的個數(shù)