高中物理 第3章 實(shí)驗(yàn)2 驗(yàn)證力的平行四邊形定則課件 新人教版必修1.ppt

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實(shí)驗(yàn)二 驗(yàn)證力的平行四邊形定則,同步導(dǎo)學(xué)方案,課后強(qiáng)化演練,一、實(shí)驗(yàn)原理 1．若用一個(gè)力F′或兩個(gè)力F1和F2共同作用都能把橡皮條沿某一方向拉至相同長(zhǎng)度，即力F′與F1、F2的共同作用效果相同，那么F′為F1、F2的合力． 2．用彈簧測(cè)力計(jì)分別測(cè)出F′和F1、F2的大小，并記下它們的方向，作出F′和F1、F2的圖示，以F1、F2的圖示為鄰邊作平行四邊形，其對(duì)角線即為用平行四邊形定則求得的F1、F2的合力F.,3．比較F′與F，若它們的長(zhǎng)度和方向在誤差允許的范圍內(nèi)相等，則可以證明平行四邊形定則的正確性． 二、實(shí)驗(yàn)器材 方木板、白紙、彈簧測(cè)力計(jì)(兩只)、橡皮條、細(xì)繩套、三角板、刻度尺、圖釘(若干),三、實(shí)驗(yàn)步驟 1．用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上． 2．用圖釘把橡皮條的一端固定在A點(diǎn)，橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套．,3．用兩只彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條與繩的結(jié)點(diǎn)伸長(zhǎng)到某一位置O，如圖所示，記錄兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)，用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及此時(shí)兩細(xì)繩的方向．,,4．用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩方向畫直線，按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F1和F2的圖示，并以F1和F2為鄰邊用刻度尺作平行四邊形，過O點(diǎn)畫平行四邊形的對(duì)角線，此對(duì)角線即為合力F的圖示． 5．只用一只彈簧測(cè)力計(jì)通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O，記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)和細(xì)繩的方向，用刻度尺從O點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作出這只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F′的圖示．,6．比較力F′與平行四邊形定則求出的合力F在大小和方向上是否相同． 7．改變兩個(gè)力F1與F2的大小和夾角，再重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次．,四、注意事項(xiàng) 1．正確使用彈簧測(cè)力計(jì) (1)實(shí)驗(yàn)中的兩只彈簧測(cè)力計(jì)的選取方法是：將兩只彈簧測(cè)力計(jì)調(diào)零后互鉤水平對(duì)拉過程中，讀數(shù)相同，則可選；若讀數(shù)不同，應(yīng)另換或調(diào)校，直至相同為止． (2)使用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)力時(shí)，讀數(shù)應(yīng)盡量大些，但不能超出它的測(cè)量范圍． (3)使用前要檢查指針是否指在零刻度線上，否則應(yīng)校正零位(無法校正的要記錄下零誤差)．還需用鉤碼檢查是否存在示值誤差，若存在，應(yīng)加以校正．,(4)被測(cè)力的方向應(yīng)與彈簧測(cè)力計(jì)軸線方向一致，拉動(dòng)時(shí)彈簧及掛鉤不可與外殼相碰以避免產(chǎn)生摩擦． (5)讀數(shù)時(shí)應(yīng)正對(duì)、平視刻度．,2．規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作 (1)不要直接以橡皮條端點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，可用一段細(xì)繩連兩細(xì)繩套，以三繩交點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，應(yīng)使結(jié)點(diǎn)小些，以便準(zhǔn)確地記錄結(jié)點(diǎn)O的位置． (2)在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長(zhǎng)時(shí)結(jié)點(diǎn)O的位置一定要相同． (3)不要使用老化的橡皮條，檢查方法是用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條，要反復(fù)做幾次，使橡皮條拉到相同的長(zhǎng)度看彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)有無變化．,(4)細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些，便于確定力的方向．不要直接沿細(xì)繩套的方向畫直線，應(yīng)沿細(xì)繩套方向包括末端用鉛筆畫幾個(gè)點(diǎn)，取掉細(xì)繩套后，再將所標(biāo)點(diǎn)與O點(diǎn)連一直線確定力的方向． (5)在同一次實(shí)驗(yàn)中，畫力的圖示所選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選取標(biāo)度，使所作力的圖示稍大一些．,五、誤差分析 1．誤差來源：除彈簧測(cè)力計(jì)本身的誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差等．,2．減小誤差的辦法 (1)實(shí)驗(yàn)過程中讀數(shù)時(shí)眼睛一定要正視彈簧測(cè)力計(jì)的刻度，要按有效數(shù)字和彈簧測(cè)力計(jì)的精度正確讀數(shù)和記錄． (2)作圖時(shí)用刻度尺借助于三角板，使表示兩力的對(duì)邊一定要平行．因兩個(gè)分力F1 、F2間的夾角θ越大，用平行四邊形定則作出的合力F的誤差ΔF就越大，所以，實(shí)驗(yàn)中不要把θ取得太大，但也不宜太小，以60°～120°之間為宜.,在做“互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力的合成”實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋的一端固定在木板上，先用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)把橡皮筋的另一端拉到某一確定的O點(diǎn)，再用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)把橡皮筋的另一端拉到O點(diǎn)，以下操作中錯(cuò)誤的是( ),例 1,A．同一次實(shí)驗(yàn)過程中，O點(diǎn)位置允許變動(dòng) B．實(shí)驗(yàn)中，彈簧測(cè)力計(jì)必須保持與木板平行，讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)刻度 C．橡皮筋應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上 D．實(shí)驗(yàn)中，把橡皮筋的另一端拉到O點(diǎn)時(shí)，兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)之間夾角應(yīng)取90°，以方便算出合力大小,【解析】 同一實(shí)驗(yàn)過程中，為確保用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮筋和用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮筋的效果相同，兩次的O點(diǎn)位置應(yīng)相同，A錯(cuò)誤；平行四邊形定則是兩力合成時(shí)普遍遵守的規(guī)律，實(shí)驗(yàn)中，不應(yīng)針對(duì)特殊情況研究，C、D錯(cuò)誤． 【答案】 ACD,【方法總結(jié)】 (1)為了使兩個(gè)彈簧秤的拉力的作用效果與一個(gè)彈簧秤的拉力的作用效果相同，同一實(shí)驗(yàn)的兩次拉動(dòng)過程中，結(jié)點(diǎn)O必須重合． (2)實(shí)驗(yàn)過程中兩個(gè)拉力的合力是用平行四邊形定則求出的，不是計(jì)算出的．故沒必要使兩彈簧秤之間的夾角取特殊角．,某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中，主要步驟如下： 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(diǎn)，在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系著繩套． C．用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別勾住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條拉長(zhǎng)，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O，記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)．,變式訓(xùn)練1-1,D．按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測(cè)力計(jì)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(cè)力計(jì)，通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長(zhǎng)，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個(gè)力F′的圖示． F．比較力F′和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結(jié)論． 上述步驟中：,(1)有重要遺漏的步驟的序號(hào)是_______和________． (2)遺漏的內(nèi)容分別是________和________． 解析：C步驟中在記錄O點(diǎn)位置和兩彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)的同時(shí)還應(yīng)記錄下兩彈力的方向，也即兩條細(xì)繩的方向；在E步驟中，為了保證兩次作用效果相同，必須使結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O. 答案：(1)C E (2) C中未記下兩條細(xì)繩的方向 E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到了O位置,將橡皮筋的一端固定在A點(diǎn)，另一端拴上兩根細(xì)繩，每根細(xì)繩分別連接著一個(gè)量程為5 N、最小刻度為0.1 N的彈簧測(cè)力計(jì)．沿著兩個(gè)不同的方向拉彈簧測(cè)力計(jì)．當(dāng)橡皮筋的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí)，兩根細(xì)繩相互垂直，如下圖所示．這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出．,例 2,(1)由圖可讀得兩個(gè)相互垂直的拉力的大小分別為____________ N和____________ N(只需讀到0.1 N)． (2)在方格紙(見上圖)上按作圖法的要求畫出這兩個(gè)力及它們的合力．,,【解析】 讀彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)時(shí)，應(yīng)注意首先找零刻度，尤其是豎直放置的那個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)是倒置的，它的讀數(shù)是2.5 N(而不是3.5 N)水平放置的彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)是4.0 N. 【答案】 (1)4.0 2.5 (2)如下圖所示,,【方法總結(jié)】 處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)注意： (1)實(shí)驗(yàn)操作要準(zhǔn)確，鉛筆描線要細(xì)． (2)作力的圖示時(shí)，要合理選取標(biāo)度． (3)彈簧秤讀數(shù)時(shí)，注意有效數(shù)字．,如圖所示是甲、乙兩位同學(xué)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，若用F表示兩個(gè)分力F1、F2的合力，用F′表示F1和F2的等效力，則可以判斷________(填“甲”或“乙”)同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是符合事實(shí)的．,變式訓(xùn)練2-1,,解析：由題設(shè)可知，F(xiàn)為F1和F2的合力，通過平行四邊形定則所得，而F′是F1和F2的等效力，即用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條時(shí)的拉力，顯然F′的方向應(yīng)在細(xì)線的方向上，因甲同學(xué)F′的方向與細(xì)繩在同一直線上，故甲同學(xué)是符合事實(shí)的． 本題解答的焦點(diǎn)在F′的方向的確定上．兩位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都有誤差，這是正常的，但乙同學(xué)很明顯在F′的方向的確定上違背了實(shí)驗(yàn)的要求，作圖是錯(cuò)誤的． 答案：甲,