2019年高考物理總復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 實(shí)驗(yàn)三 驗(yàn)證力的平行四邊形定則課件 教科版.ppt

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實(shí)驗(yàn)三驗(yàn)證力的平行四邊形定則 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 核心探究 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)解讀實(shí)驗(yàn) 萃取精華 注意事項(xiàng)1 位置不變同一次實(shí)驗(yàn)中橡皮條拉長后的結(jié)點(diǎn)O必須保持不變 2 拉力 1 細(xì)繩應(yīng)適當(dāng)長一些 便于確定力的方向 不要直接沿細(xì)繩方向畫直線 應(yīng)在細(xì)繩兩端畫兩個(gè)射影點(diǎn) 去掉細(xì)繩后 連直線確定力的方向 2 應(yīng)盡量使橡皮條 彈簧測力計(jì)和細(xì)繩套位于與紙面平行的同一平面內(nèi) 3 彈簧測力計(jì)數(shù)據(jù)盡量大些 讀數(shù)時(shí)眼睛要正視 要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄 3 作圖 1 在同一次實(shí)驗(yàn)中 選定的比例要相同 2 兩分力夾角不能太大或太小 作圖時(shí)兩力與對邊一定要平行 誤差分析 核心探究通法悟道 拓寬思路 探究點(diǎn)一基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn) 典例1 2017 全國 卷 22 某探究小組做 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 實(shí)驗(yàn) 將畫有坐標(biāo)軸 橫軸為x軸 縱軸為y軸 最小刻度表示1mm 的紙貼在水平桌面上 如圖 a 所示 將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(diǎn) 位于圖示部分之外 另一端P位于y軸上的A點(diǎn)時(shí) 橡皮筋處于原長 1 用一只測力計(jì)將橡皮筋的P端沿y軸從A點(diǎn)拉至坐標(biāo)原點(diǎn)O 此時(shí)拉力F的大小可由測力計(jì)讀出 測力計(jì)的示數(shù)如圖 b 所示 F的大小為N 解析 1 由圖可知 F的大小為4 0N 答案 1 4 0 2 撤去 1 中的拉力 橡皮筋P端回到A點(diǎn) 現(xiàn)使用兩個(gè)測力計(jì)同時(shí)拉橡皮筋 再次將P端拉至O點(diǎn) 此時(shí)觀察到兩個(gè)拉力分別沿圖 a 中兩條虛線所示的方向 由測力計(jì)的示數(shù)讀出兩個(gè)拉力的大小分別為F1 4 2N和F2 5 6N 用5mm長度的線段表示1N的力 以O(shè)為作用點(diǎn) 在圖 a 中畫出力F1 F2的圖示 然后按平行四邊形定則畫出它們的合力F合 F合的大小為N F合與拉力F的夾角的正切值為 若F合與拉力F的大小及方向的偏差均在實(shí)驗(yàn)所允許的誤差范圍之內(nèi) 則該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了力的平行四邊形定則 答案 2 見解析 4 00 05 方法技巧 1 彈簧測力計(jì)的讀數(shù)要點(diǎn) 注意彈簧測力計(jì)的最小格表示的力的數(shù)值 彈簧測力計(jì)讀數(shù)要符合有效數(shù)字要求 小數(shù)點(diǎn)后數(shù)字位數(shù)與單位長度的力相對應(yīng) 2 作圖求合力的方法實(shí)驗(yàn)中在測出兩個(gè)分力大小 方向的前提下求合力大小和方向時(shí) 必須嚴(yán)格按照所設(shè)單位長度以及分力方向作出分力 然后作四邊形及所夾對角線 再確定合力的大小和方向 題組沖關(guān) 1 2017 安徽合肥一模 某同學(xué)用兩個(gè)彈簧測力計(jì) 細(xì)線和橡皮條做共點(diǎn)力合成實(shí)驗(yàn) 最后畫出了如圖所示的圖 1 在圖上標(biāo)出的F1 F2 F和F 四個(gè)力中 力 選填 F 或 F 不是由彈簧測力計(jì)直接測得的 比較力F與力F 的大小和方向基本相同 這就驗(yàn)證了力的平行四邊形定則 解析 1 實(shí)驗(yàn)是通過用兩個(gè)彈簧測力計(jì)的拉力作出的平行四邊形得出合力 與只用一個(gè)彈簧測力計(jì)時(shí)的拉力相比較 若兩力基本相同 則實(shí)驗(yàn)成功 由圖可知F 是由平行四邊形定則得出的 故F 不是由彈簧測力計(jì)直接測得的 答案 1 F 2 以下是某同學(xué)對此實(shí)驗(yàn)的一些說法 其中正確的是 A 如果手頭只有一個(gè)彈簧測力計(jì) 改變方法也可以完成實(shí)驗(yàn)B 用兩個(gè)測力計(jì)拉線時(shí) 橡皮條應(yīng)沿兩線夾角的角平分線C 拉橡皮條的線要長一些 用以標(biāo)記同一細(xì)線方向的兩點(diǎn)要相距遠(yuǎn)些D 拉橡皮條時(shí) 細(xì)線應(yīng)沿彈簧測力計(jì)的軸線E 在用一個(gè)測力計(jì)和同時(shí)用兩個(gè)測力計(jì)拉線時(shí) 只需這兩次橡皮條的伸長量相同就行 解析 2 如果只有一個(gè)彈簧測力計(jì) 則可以交替測出各邊的拉力 但要保證兩次拉的時(shí)候效果相同 故A正確 只要橡皮條與線的結(jié)點(diǎn)兩次都到達(dá)同一點(diǎn)即可 即兩次效果相同 而對于拉力方向沒有限制 橡皮條不需要與兩線夾角的角平分線在同一直線上 故B錯(cuò)誤 為了減小誤差 拉橡皮條的細(xì)線需長些 標(biāo)記方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些 故C正確 只有細(xì)線和彈簧測力計(jì)的軸線在一條直線上時(shí) 彈簧的彈力才等于拉橡皮條的拉力 否則易使彈簧或指針與外殼發(fā)生摩擦 使誤差增大 故D正確 在用一個(gè)測力計(jì)和同時(shí)用兩個(gè)測力計(jì)拉線時(shí) 每次要使橡皮條形變的長度和方向都相同 即使結(jié)點(diǎn)O拉到同一位置 這樣兩次的效果才相同 才符合 等效替代 法 故E錯(cuò)誤 答案 2 ACD 2 2018 大連重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考 在探究求合力的方法時(shí) 先將橡皮條的一端固定在水平木板上 另一端系上帶有繩套的兩根細(xì)繩 實(shí)驗(yàn)時(shí) 需要兩次拉伸橡皮條 一次是通過兩細(xì)繩用兩個(gè)彈簧測力計(jì)互成角度地拉橡皮條 另一次是用一個(gè)彈簧測力計(jì)通過細(xì)繩拉橡皮條 1 同學(xué)們在操作過程中有如下議論 其中對減小實(shí)驗(yàn)誤差有益的說法是 填字母代號 A 兩根細(xì)繩必須等長B 彈簧測力計(jì) 細(xì)繩 橡皮條都應(yīng)與木板平行C 用兩彈簧測力計(jì)同時(shí)拉細(xì)繩時(shí) 兩彈簧測力計(jì)示數(shù)適當(dāng)大一些D 拉橡皮條的細(xì)繩要長些 標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些 解析 1 拉橡皮條的兩根細(xì)繩長度不需要相等 適當(dāng)長一些 標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)離得遠(yuǎn)一些 可以減小在方向描述上的誤差 彈簧測力計(jì) 細(xì)繩 橡皮條都應(yīng)與木板平行 以保證各拉力的方向與木板平行 這樣能夠在白紙上記錄下各力的方向 彈簧測力計(jì)示數(shù)適當(dāng)大一些可減小誤差 B C D正確 答案 1 BCD 2 當(dāng)橡皮條的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí) 兩根細(xì)繩相互垂直 如圖所示 這時(shí)彈簧測力計(jì)a b的讀數(shù)分別為N和N 3 在給出的方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個(gè)力及它們的合力 并利用作圖法求出合力大小為N 解析 2 彈簧測力計(jì)上最小一格表示0 1N 讀數(shù)時(shí)有效數(shù)字要保留兩位小數(shù) 即a b測力計(jì)示數(shù)分別為4 00N和2 50N 3 以方格紙上一個(gè)小格的邊長作為0 5N的標(biāo)度 作出兩個(gè)拉力的圖示 以這兩個(gè)拉力為鄰邊作平行四邊形 則所夾的對角線就表示合力的大小和方向 如圖所示 量出該對角線的長度 結(jié)合標(biāo)度 可得合力大小約為4 70N 答案 2 4 002 50 3 作圖見解析4 70 探究點(diǎn)二創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn) 高考創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)例析 典例2 2016 浙江卷 21 某同學(xué)在 探究彈簧和彈簧伸長的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)中 測得圖中彈簧OC的勁度系數(shù)為500N m 如圖1所示 用彈簧OC和彈簧秤a b做 探究求合力的方法 實(shí)驗(yàn) 在保持彈簧伸長1 00cm不變的條件下 1 若彈簧秤a b間夾角為90 彈簧秤a的讀數(shù)是N 圖2中所示 則彈簧秤b的讀數(shù)可能為N 2 若彈簧秤a b間夾角大于90 保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變 減小彈簧秤b與彈簧OC的夾角 則彈簧秤a的讀數(shù) 彈簧秤b的讀數(shù) 填 變大 變小 或 不變 答案 1 3 004 00 2 變大變大 解析 1 由圖可知彈簧秤a的讀數(shù)是F1 3 00N 因合力為F kx 500 0 01N 5N 兩分力夾角為90 則另一個(gè)分力為F2 4 00N 2 若彈簧秤a b間夾角大于90 保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變 減小彈簧秤b與彈簧OC的夾角 根據(jù)力的平行四邊形定則可知 彈簧秤a的讀數(shù)變大 彈簧秤b的讀數(shù)變大 創(chuàng)新 改進(jìn)點(diǎn)分析 1 實(shí)驗(yàn)方案的創(chuàng)新 已知合力大小 方向 一個(gè)分力的大小 方向 另一分力的方向 求該分力的大小 2 操作過程的創(chuàng)新 保證O點(diǎn)位置不變 兩彈簧秤間夾角不變 改變兩彈簧秤的施力方向 確定兩彈簧秤讀數(shù)的變化情況 典例3 2015 山東卷 21 某同學(xué)通過下述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則 實(shí)驗(yàn)步驟 將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上 使其軸線沿豎直方向 如圖 甲 所示 將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上 另一端用圓珠筆尖豎直向下拉 直到彈簧秤示數(shù)為某一設(shè)定值時(shí) 將橡皮筋兩端的位置標(biāo)記為O1 O2 記錄彈簧秤的示數(shù)F 測量并記錄O1 O2間的距離 即橡皮筋的長度l 每次將彈簧秤示數(shù)改變0 50N 測出所對應(yīng)的l 部分?jǐn)?shù)據(jù)如表所示 找出 中F 2 50N時(shí)橡皮筋兩端的位置 重新標(biāo)記為O O 橡皮筋的拉力記為FOO 在秤鉤上涂抹少許潤滑油 將橡皮筋搭在秤鉤上 如圖 乙 所示 用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時(shí)拉橡皮筋的兩端 使秤鉤的下端達(dá)到O點(diǎn) 將兩筆尖的位置標(biāo)記為A B 橡皮筋OA段的拉力記為FOA OB段的拉力記為FOB 完成下列作圖和填空 1 利用表中數(shù)據(jù)在圖 丙 中畫出F l圖線 根據(jù)圖線求得l0 cm 解析 1 根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點(diǎn) 作出F l圖線 圖線的橫截距即表示橡皮筋原長 因此l0 10 0cm 答案 1 如圖 甲 所示10 0 9 8 9 9 10 1均正確 2 測得OA 6 00cm OB 7 60cm 則FOA的大小為N 3 根據(jù)給出的標(biāo)度 在圖 丁 中作出FOA和FOB的合力F 的圖示 4 通過比較F 與的大小和方向 即可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論 答案 2 1 80 1 70 1 90均正確 解析 2 橡皮筋總長l OA OB 13 60cm 根據(jù)F l圖線 可讀出彈簧長度l 13 6cm時(shí)橡皮筋的拉力為1 80N 3 根據(jù)平行四邊形定則作圖 對角線表示合力F 4 若F 與FOO 在誤差范圍內(nèi)大小相等 方向相同 就表明力的平行四邊形定則是正確的 3 如圖 乙 所示 4 FOO 創(chuàng)新 改進(jìn)點(diǎn)分析 1 實(shí)驗(yàn)方案的創(chuàng)新 在驗(yàn)證力的平行四邊形的實(shí)驗(yàn)中 為了確定分力的大小 增加了實(shí)驗(yàn)測量橡皮筋的勁度系數(shù)和原長 2 實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新 用彈簧秤顯示合力的大小和方向 用橡皮筋代替兩彈簧秤 秤鉤上涂抹少許潤滑油 使兩個(gè)分力等大 模擬創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)沖關(guān) 1 2017 上饒檢測 某實(shí)驗(yàn)小組用一只彈簧測力計(jì)和一個(gè)量角器等器材做 探究求合力的方法 設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置 固定在豎直木板上的量角器的直邊水平 橡皮條的一端固定于量角器的圓心O的正上方A處 另一端系繩套1和繩套2 主要實(shí)驗(yàn)步驟如下 彈簧測力計(jì)掛在繩套1上豎直向下拉橡皮條 使橡皮條的結(jié)點(diǎn)到達(dá)O點(diǎn)處 記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)F 彈簧測力計(jì)掛在繩套1上 手拉著繩套2 緩慢拉橡皮條 使橡皮條的結(jié)點(diǎn)到達(dá)O處 此時(shí)繩套1沿0 方向 繩套2沿120 方向 記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)F1 根據(jù)力的平行四邊形定則計(jì)算繩套1的拉力F1 比較 即可初步驗(yàn)證 只改變繩套2的方向 重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟 回答下列問題 1 完成實(shí)驗(yàn)步驟中 2 將繩套1由0 方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)到60 方向 同時(shí)繩套2由120 方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)到180 方向 此過程中保持橡皮條的結(jié)點(diǎn)在O處不動(dòng) 保持繩套1和繩套2的夾角120 不變 關(guān)于繩套1的拉力大小的變化 下列結(jié)論正確的是 填選項(xiàng)前的序號 A 逐漸增大B 先增大后減小C 逐漸減小D 先減小后增大 解析 2 兩個(gè)繩套在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中 合力保持不變 根據(jù)平行四邊形定則畫出關(guān)系圖像 如圖所示 由此可知 繩套1的拉力大小逐漸增大 選項(xiàng)A正確 答案 2 A 創(chuàng)新 改進(jìn)點(diǎn)分析 1 實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn) 用一只彈簧測力計(jì)和一個(gè)量角器 2 實(shí)驗(yàn)思路的改進(jìn) 先利用平行四邊形定則計(jì)算某一分力的大小 與其測量值比較 3 實(shí)驗(yàn)設(shè)問的改進(jìn) 在保證合力不變 兩分力夾角不變的條件下改變兩分力方向 確定兩分力的大小變化情況 2 2018 河北武邑中學(xué)質(zhì)檢 某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 彈簧測力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P 下端用細(xì)線掛一重物M 彈簧測力計(jì)B的一端用細(xì)線系于O點(diǎn) 手持另一端向水平左拉 使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置 分別讀出彈簧測力計(jì)A和B的示數(shù) 并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點(diǎn)的位置和細(xì)線的方向 1 本實(shí)驗(yàn)用的彈簧測力計(jì)示數(shù)的單位為N 圖中A的示數(shù)為N 解析 1 由題圖知 彈簧測力計(jì)A的分度值為0 2N 讀數(shù)為3 6N 答案 1 3 6 2 下列實(shí)驗(yàn)要求不必要的是 填選項(xiàng)前對應(yīng)的字母 A 應(yīng)測量重物M所受的重力B 彈簧測力計(jì)應(yīng)在使用前校零C 細(xì)線方向應(yīng)與木板平面平行D 改變拉力 進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn) 每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置 3 某次實(shí)驗(yàn)中 該同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測力計(jì)A的指針稍稍超出量程 請你提出兩個(gè)解決辦法 解析 2 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 一定要正確記錄合力與兩個(gè)分力的大小與方向 M所受的重力大小等于合力大小 多次實(shí)驗(yàn)應(yīng)改變結(jié)點(diǎn)位置 D錯(cuò) A對 測量前彈簧測力計(jì)校零后才能測量準(zhǔn)確 B對 細(xì)線方向與木板平行才能保證力在木板平面內(nèi) C對 3 O點(diǎn)受力如圖所示 可見減小FOA可調(diào)節(jié)FOB的大小 也可將重物換為較輕的物體等 答案 2 D 3 減小彈簧測力計(jì)B的拉力 將重物M換為較輕的物體 或?qū)椈蓽y力計(jì)A更換成較大量程的彈簧測力計(jì) 改變彈簧測力計(jì)B拉力的方向等 創(chuàng)新 改進(jìn)點(diǎn)分析 1 實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn) 在合力不變 重物M的重力表示合力 的前提下 改變兩分力的大小 方向 驗(yàn)證分力與合力的平行四邊形定則 2 實(shí)驗(yàn)操作的拓展 改變多次實(shí)驗(yàn)結(jié)點(diǎn)在同一位置的 思維定勢 即等效替代并不一定結(jié)點(diǎn)位置不變