高考物理一輪復(fù)習(xí) 實驗3 驗證力的平行四邊形定則課件.ppt

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,必考部分,第二章 相互作用,,實驗三 驗證力的平行四邊形定則,網(wǎng)控基礎(chǔ)點 讀讀有底氣,重視實驗操作 提高實驗技巧,一、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(xì)繩套．,,(3)用兩只彈簧測力計分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條與繩的結(jié)點伸長到某一位置O，如圖所示，記錄兩彈簧測力計的讀數(shù)F1、F2，用鉛筆描下O點的位置及此時兩細(xì)繩的方向． (4)只用一只彈簧測力計通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點拉到同樣的位置O，記下彈簧測力計的讀數(shù)F′和細(xì)繩套的方向． (5)改變兩彈簧測力計拉力的大小和方向，再重做兩次實驗．,二、數(shù)據(jù)處理 (1)用鉛筆和刻度尺從結(jié)點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． (2)用刻度尺從O點按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作出實驗步驟(4)中彈簧測力計的拉力F′的圖示． (3)比較F與F′是否完全重合或幾乎完全重合，從而驗證平行四邊形定則．,三、注意事項 (1)使用彈簧測力計前，要先觀察指針是否指在零刻度處， 若指針不在零刻度處，要設(shè)法調(diào)整指針，使之指在零刻度處．再將兩只彈簧測力計的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉，如果兩個示數(shù)相同方可使用． (2)實驗中的兩個細(xì)繩套不要太短． (3)在同一次實驗中，使橡皮條拉長時結(jié)點的位置一定要相同． (4)用兩只彈簧測力計鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時，夾角不宜太大也不宜太小，在60°～100°之間為宜．,(5)在用力拉彈簧測力計時，拉力應(yīng)沿彈簧測力計的軸線方向．彈簧測力計中彈簧軸線、橡皮條、細(xì)繩套應(yīng)該位于與紙面平行的同一平面內(nèi)．要防止彈簧測力計卡殼，防止彈簧測力計或橡皮條與紙面有摩擦． (6)在同一實驗中，畫力的圖示選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選定標(biāo)度，使力的圖示稍大一些．,四、誤差分析 1．讀數(shù)誤差 彈簧測力計數(shù)據(jù)在允許的情況下，盡量大一些，讀數(shù)時眼睛一定要正視，要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄． 2．作圖誤差 (1)結(jié)點O的位置和兩只彈簧測力計的方向畫得不準(zhǔn)確，造成作圖誤差． (2)作圖比例不恰當(dāng)、對邊不平行等造成作圖誤差．,研細(xì)核心點 練透實驗題,[調(diào)研1] 在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中，某同學(xué)的實驗情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點，OB和OC為細(xì)繩套． (1)圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的力的圖示，下列說法中正確的是( ),[考點一] 實驗原理與操作,[試題調(diào)研],,A．圖乙中的F是力F1和F2合力的理論值，F(xiàn)′是力F1和F2合力的實驗測量值 B．圖乙中的F′是力F1和F2合力的理論值，F(xiàn)是力F1和F2合力的實驗測量值 C．在實驗中，如果將細(xì)繩也換成橡皮條，那么對實驗結(jié)果沒有影響 D．在實驗中，如果將細(xì)繩也換成橡皮條，那么對實驗結(jié)果有影響 (2)本實驗采用的科學(xué)方法是( ) A．理想實驗法 B．等效替代法 C．控制變量法 D．建立物理模型法,(3)在做本實驗時，以下操作中錯誤的是( ) A．同一次實驗過程中，O點位置允許變動 B．實驗中，彈簧秤必須與木板平行，讀數(shù)時視線要正對彈簧秤刻度 C．實驗中，先將其中一個彈簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需調(diào)節(jié)另一彈簧秤拉力的大小和方向，把橡皮條另一端拉到O點 D．實驗中，把橡皮條的另一端拉到O點時，兩彈簧秤之間夾角應(yīng)取90°，以便于算出合力的大小,[解析] (1)理論值是利用平行四邊形定則畫出的合力，實驗值是利用一個彈簧秤時的拉力的值．在本實驗中，細(xì)繩和橡皮條效果相同，不會對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響． (2)本實驗采用的是等效替代的方法，利用一個力的作用效果替代兩個力的作用效果，從而建立合力和分力的關(guān)系． (3)在同一次實驗中O點的位置是不允許動的，否則會引起誤差．做本實驗的時候兩個彈簧秤要平行于木板且同時拉動，而且兩個彈簧秤之間的夾角沒有一定的要求． [答案] (1)BC (2)B (3)ACD,1．本實驗的關(guān)鍵是理解實驗原理．由于要保證兩次操作拉力的效果相同，所以在同一次實驗中，結(jié)點O的位置不能改變． 2．由于要用力的圖示作圖，所以除了記錄結(jié)點O的位置之外，還需要記錄F1、F2的大小、方向以及F的大小和方向． 3．在坐標(biāo)紙上作圖時，需根據(jù)坐標(biāo)紙大小，合理的確定標(biāo)度，盡量減小由作圖及測量帶來的誤差．,名師歸納點題破疑,1－1.某同學(xué)在家中嘗試“驗證平行四邊形定則”，他找到三條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、鉛筆、細(xì)繩、白紙、釘子，設(shè)計了如下實驗：將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個釘子A、B上，另一端與第三條橡皮筋連接，結(jié)點為O，將第三條橡皮筋的另一端通過細(xì)繩掛一重物，如圖所示．,[類題練熟],,(1)為完成該實驗，下述操作中必需的是________． a．測量細(xì)繩的長度 b．測量橡皮筋的原長 c．測量懸掛重物后橡皮筋的長度 d．記錄懸掛重物后結(jié)點O的位置 (2)釘子位置固定，欲利用現(xiàn)有器材，改變條件再次驗證，可采用的方法是_____________________________________．,答案：(1)bcd (2)更換不同的小重物,解析：(1)運(yùn)用等效思想來驗證平行四邊形定則，即要驗證以兩力為鄰邊作平行四邊形，其對角線是否和合力相符．本小題中結(jié)點受三個力，其中兩個力的合力與第三個力等大反向，故先測出各力的大小和方向，然后作出各力的圖示，以兩邊為鄰邊作平行四邊形，如果在實驗誤差范圍內(nèi)平行四邊形的對角線與第三個力等大反向，即可驗證．為測量各力的大小，需要記錄橡皮筋原長、懸掛重物后的長度以及記錄懸掛重物后O點的位置．故應(yīng)選b、c、d. (2)可以通過改變小重物來改變各力的大?。?[調(diào)研2] (2015·常州模擬)李明同學(xué)在做“互成角度的兩個力的合成”實驗時，利用坐標(biāo)紙記下了橡皮筋的結(jié)點位置O點以及兩只彈簧測力計拉力的大小，如圖所示．,[考點二] 數(shù)據(jù)處理與誤差分析,[試題調(diào)研],,(1)試在圖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(guān)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比橡皮筋的拉力大 B．橡皮筋的拉力是合力，而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(jié)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(jié)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)如圖所示是李明和張華兩位同學(xué)在做以上實驗時得到的結(jié)果，其中比較符合實驗事實的是________．(力F′是用一只彈簧測力計拉時的圖示) (4)在以上實驗結(jié)果比較符合實驗事實的一位同學(xué)中，造成誤差的主要原因是(至少寫出兩種情況)_______________________.,,[解析] (1)用平行四邊形定則作圖，即以F1、F2為兩鄰邊作平行四邊形，對角線OF就表示合力F，如答案圖(標(biāo)上箭頭表明方向)． (2)兩分力可以同時大于合力，故A正確；結(jié)點受三個力作用處于平衡狀態(tài)，其中兩彈簧測力計的拉力的合力與第三個力——橡皮筋的拉力等大反向，是一對平衡力，而橡皮筋的拉力不是合力，故B錯；只有保證結(jié)點在同一位置才能說明作用效果相同，故C正確；若兩個分力的大小變化而方向都不變，則合力必定變化，故D錯． (3)作圖法得到的F必為平行四邊形的對角線，單個彈簧測力計的拉力F′一定與橡皮筋共線，故張華的實驗比較符合實驗事實． (4)F2的大小比真實值偏小且方向比真實方向偏左；作圖時兩虛線分別與F1線和F2線不嚴(yán)格平行．(其他合理原因均正確),2－1.(2015·武漢模擬)在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中 (1)部分實驗步驟如下，請完成有關(guān)內(nèi)容： A．將一根橡皮筋的一端固定在貼有白紙的豎直平整木板上，另一端綁上兩根細(xì)線． B．在其中一根細(xì)線上掛上5個質(zhì)量相等的鉤碼，使橡皮筋拉伸，如圖甲所示，記錄：________、________、________. C．將步驟B中的鉤碼取下，分別在兩根細(xì)線上掛上4個和3個質(zhì)量相等的鉤碼，用兩光滑硬棒B、C使兩細(xì)線互成角度，如圖乙所示，小心調(diào)整B、C的位置，使____________，記錄___________．,[類題練熟],,[調(diào)研3] 有同學(xué)利用如圖所示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(jié)點O，每個鉤碼的重量相等，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)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?zāi)芡瓿傻氖? ) A．鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝2，N3＝4 B．鉤碼的個數(shù)N1＝N3＝3，N2＝4 C．鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝N3＝4 D．鉤碼的個數(shù)N1＝3，N2＝4，N3＝5,[考點三] 實驗改進(jìn)與創(chuàng)新,[試題調(diào)研],,(2)在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個步驟是( ) A．標(biāo)記結(jié)點O的位置，并記錄OA、OB、OC三段繩子的方向 B．量出OA、OB、OC三段繩子的長度 C．用量角器量出三段繩子之間的夾角 D．用天平測出鉤碼的質(zhì)量 (3)在作圖時，你認(rèn)為圖中________(填“甲”或“乙”)是正確的．,,本實驗創(chuàng)新一般圍繞實驗原理展開． (1)器材創(chuàng)新：本題中沒有使用彈簧秤，也沒有使用橡皮條，而是用三根細(xì)繩及鉤碼完成實驗． (2)原理創(chuàng)新：本實驗是應(yīng)用三力平衡來驗證平行四邊形定則，即任意兩個力的合力和第三個力等大反向．所以需記錄三個力的大小和方向以及O點的位置即可驗證平行四邊形定則． (3)本實驗的優(yōu)點是操作簡單，容易記錄數(shù)據(jù)，缺點是比較結(jié)果時不直觀，以及滑輪和繩子間的摩擦帶來誤差．,名師歸納點題破疑,3－1.(2015·合肥質(zhì)檢)某同學(xué)嘗試用橡皮筋等器材驗證力的平行四邊形定則，他找到兩條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、鉛筆、細(xì)繩、白紙、釘子，設(shè)計了如下實驗：將兩條橡皮筋的一端與細(xì)繩連接，細(xì)繩下掛一重物，兩橡皮筋的另一端也都連有細(xì)繩．實驗時，先將兩條橡皮筋的一端的細(xì)繩固定在墻上的釘子A上，其中一條橡皮筋任其下垂，如圖甲所示，將另一條橡皮筋的另一端的細(xì)繩也固定在墻上的釘子B上，如圖乙所示．,[類題練熟],,(1)為完成實驗，下述操作中必需的是________． a．兩橡皮筋的另一端連接的細(xì)繩a、b長度要相同 b．要測量橡皮筋的原長 c．要測量圖甲和圖乙中橡皮筋的長度 d．要記錄圖甲中結(jié)點O的位置及過結(jié)點O的豎直方向 e．要記錄圖乙中結(jié)點O′的位置及過結(jié)點O′的豎直方向 (2)對該實驗“兩條相同的橡皮筋”的要求的理解正確的是________． a．橡皮筋的材料和原長相同即可 b．橡皮筋的材料和粗細(xì)相同即可 c．橡皮筋的材料、原長和粗細(xì)均要相同,解析：(1)首先應(yīng)明確該實驗的實驗原理，即用橡皮筋的伸長量來表示彈力的大小，所以實驗中一定要測橡皮筋的長度，而沒必要關(guān)心細(xì)繩a、b的長度，b和c是需要的，為了確保力的合成的等效性，懸掛重物后結(jié)點O的位置必須相同，且是圖乙中的，而不能是圖甲中的，e是必需的．(2)為了能用橡皮筋的伸長量表示彈力大小，滿足F＝kx，應(yīng)讓k值相同，即橡皮筋的材料、粗細(xì)、原長均要相同，c正確．,