高中物理 第3章 實驗2 驗證力的平行四邊形定則課件 新人教版必修1.ppt

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實驗二 驗證力的平行四邊形定則,同步導學方案,課后強化演練,一、實驗原理 1．若用一個力F′或兩個力F1和F2共同作用都能把橡皮條沿某一方向拉至相同長度，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．用彈簧測力計分別測出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，若它們的長度和方向在誤差允許的范圍內相等，則可以證明平行四邊形定則的正確性． 二、實驗器材 方木板、白紙、彈簧測力計(兩只)、橡皮條、細繩套、三角板、刻度尺、圖釘(若干),三、實驗步驟 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，橡皮條的另一端拴上兩個細繩套．,3．用兩只彈簧測力計分別鉤住細繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條與繩的結點伸長到某一位置O，如圖所示，記錄兩彈簧測力計的讀數(shù)，用鉛筆描下O點的位置及此時兩細繩的方向．,,4．用鉛筆和刻度尺從結點O沿兩條細繩方向畫直線，按選定的標度作出這兩只彈簧測力計的拉力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點畫平行四邊形的對角線，此對角線即為合力F的圖示． 5．只用一只彈簧測力計通過細繩套把橡皮條的結點拉到同樣的位置O，記下彈簧測力計的讀數(shù)和細繩的方向，用刻度尺從O點按同樣的標度沿記錄的方向作出這只彈簧測力計的拉力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．改變兩個力F1與F2的大小和夾角，再重復實驗兩次．,四、注意事項 1．正確使用彈簧測力計 (1)實驗中的兩只彈簧測力計的選取方法是：將兩只彈簧測力計調零后互鉤水平對拉過程中，讀數(shù)相同，則可選；若讀數(shù)不同，應另換或調校，直至相同為止． (2)使用彈簧測力計測力時，讀數(shù)應盡量大些，但不能超出它的測量范圍． (3)使用前要檢查指針是否指在零刻度線上，否則應校正零位(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，應加以校正．,(4)被測力的方向應與彈簧測力計軸線方向一致，拉動時彈簧及掛鉤不可與外殼相碰以避免產生摩擦． (5)讀數(shù)時應正對、平視刻度．,2．規(guī)范實驗操作 (1)不要直接以橡皮條端點為結點，可用一段細繩連兩細繩套，以三繩交點為結點，應使結點小些，以便準確地記錄結點O的位置． (2)在同一次實驗中，使橡皮條拉長時結點O的位置一定要相同． (3)不要使用老化的橡皮條，檢查方法是用一個彈簧測力計拉橡皮條，要反復做幾次，使橡皮條拉到相同的長度看彈簧測力計讀數(shù)有無變化．,(4)細繩套應適當長一些，便于確定力的方向．不要直接沿細繩套的方向畫直線，應沿細繩套方向包括末端用鉛筆畫幾個點，取掉細繩套后，再將所標點與O點連一直線確定力的方向． (5)在同一次實驗中，畫力的圖示所選定的標度要相同，并且要恰當選取標度，使所作力的圖示稍大一些．,五、誤差分析 1．誤差來源：除彈簧測力計本身的誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差等．,2．減小誤差的辦法 (1)實驗過程中讀數(shù)時眼睛一定要正視彈簧測力計的刻度，要按有效數(shù)字和彈簧測力計的精度正確讀數(shù)和記錄． (2)作圖時用刻度尺借助于三角板，使表示兩力的對邊一定要平行．因兩個分力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，實驗中不要把θ取得太大，但也不宜太小，以60°～120°之間為宜.,在做“互成角度的兩個共點力的合成”實驗時，橡皮筋的一端固定在木板上，先用兩個彈簧測力計把橡皮筋的另一端拉到某一確定的O點，再用一個彈簧測力計把橡皮筋的另一端拉到O點，以下操作中錯誤的是( ),例 1,A．同一次實驗過程中，O點位置允許變動 B．實驗中，彈簧測力計必須保持與木板平行，讀數(shù)時視線要正對彈簧測力計刻度 C．橡皮筋應與兩繩夾角的平分線在同一直線上 D．實驗中，把橡皮筋的另一端拉到O點時，兩個彈簧測力計之間夾角應取90°，以方便算出合力大小,【解析】 同一實驗過程中，為確保用兩個彈簧測力計拉橡皮筋和用一個彈簧測力計拉橡皮筋的效果相同，兩次的O點位置應相同，A錯誤；平行四邊形定則是兩力合成時普遍遵守的規(guī)律，實驗中，不應針對特殊情況研究，C、D錯誤． 【答案】 ACD,【方法總結】 (1)為了使兩個彈簧秤的拉力的作用效果與一個彈簧秤的拉力的作用效果相同，同一實驗的兩次拉動過程中，結點O必須重合． (2)實驗過程中兩個拉力的合力是用平行四邊形定則求出的，不是計算出的．故沒必要使兩彈簧秤之間的夾角取特殊角．,某同學做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中，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，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勾住細繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條拉長，結點到達某一位置O，記錄下O點的位置，讀出兩個彈簧測力計的示數(shù)．,變式訓練1-1,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．比較力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)有重要遺漏的步驟的序號是_______和________． (2)遺漏的內容分別是________和________． 解析：C步驟中在記錄O點位置和兩彈簧測力計讀數(shù)的同時還應記錄下兩彈力的方向，也即兩條細繩的方向；在E步驟中，為了保證兩次作用效果相同，必須使結點拉到同一位置O. 答案：(1)C E (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O位置,將橡皮筋的一端固定在A點，另一端拴上兩根細繩，每根細繩分別連接著一個量程為5 N、最小刻度為0.1 N的彈簧測力計．沿著兩個不同的方向拉彈簧測力計．當橡皮筋的活動端拉到O點時，兩根細繩相互垂直，如下圖所示．這時彈簧測力計的讀數(shù)可從圖中讀出．,例 2,(1)由圖可讀得兩個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力及它們的合力．,,【解析】 讀彈簧測力計示數(shù)時，應注意首先找零刻度，尤其是豎直放置的那個彈簧測力計是倒置的，它的讀數(shù)是2.5 N(而不是3.5 N)水平放置的彈簧測力計讀數(shù)是4.0 N. 【答案】 (1)4.0 2.5 (2)如下圖所示,,【方法總結】 處理實驗數(shù)據(jù)時應注意： (1)實驗操作要準確，鉛筆描線要細． (2)作力的圖示時，要合理選取標度． (3)彈簧秤讀數(shù)時，注意有效數(shù)字．,如圖所示是甲、乙兩位同學在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中所得到的實驗結果，若用F表示兩個分力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”)同學的實驗結果是符合事實的．,變式訓練2-1,,解析：由題設可知，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，即用一只彈簧測力計拉橡皮條時的拉力，顯然F′的方向應在細線的方向上，因甲同學F′的方向與細繩在同一直線上，故甲同學是符合事實的． 本題解答的焦點在F′的方向的確定上．兩位同學的實驗結果都有誤差，這是正常的，但乙同學很明顯在F′的方向的確定上違背了實驗的要求，作圖是錯誤的． 答案：甲,