实验三-验证力的平行四边形定则课件

1创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破实验三三验证力的平行四力的平行四边形定形定则实验三验证力的平行四边形定则2创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破一、基本原理与操作一、基本原理与操作原理装置原理装置图操作要操作要领互互成角度的两个力与一个力成角度的两个力与一个力产生相同的生相同的效果效果(1)等效：等效：同一次同一次实验中两次把橡皮条拉中两次把橡皮条拉长后的后的结点点O位位置必置必须保持不保持不变(2)拉力：拉力：沿沿弹簧簧测力力计轴线方向拉方向拉(与板面平行与板面平行)，橡皮，橡皮条、条、弹簧簧测力力计和和细绳套与套与纸面平行；两分力面平行；两分力F1、F2的的夹角不要太大或太小角不要太大或太小(3)记录：记录：记下每次各力的大小和方向，下每次各力的大小和方向，标记方向的两点方向的两点尽量尽量远些些(4)作图：作图：选定比例要相同，定比例要相同，严格按力的格按力的图示要求作平行示要求作平行四四边形求合力形求合力一、基本原理与操作原理装置图操作要领(1)等效：同一次实验3创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破二、数据处理与分析二、数据处理与分析1.画出画出F1、F2的的图示，利用刻度尺和三角板根据平行四示，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定形定则求出合力求出合力F。2.画出拉力画出拉力F的的图示。示。3.比比较F与与F是否完全重合是否完全重合(或几乎完全重合或几乎完全重合)，从而，从而验证平行四平行四边形定形定则。二、数据处理与分析4创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破注意事项注意事项(1)操作不忘操作不忘“三三”“”“二二”“”“一一”用用两两个个弹簧簧测力力计拉拉橡橡皮皮条条时的的“三三记记录录”(记录两两弹簧簧测力力计示示数数、两两细绳方方向和向和结点点O的位置的位置)。用一个用一个弹簧簧测力力计拉橡皮条拉橡皮条时的的“二记录二记录”(记录弹簧簧测力力计示数和示数和细绳方向方向)。“一注意一注意”(同一次同一次实验中中结点点O的位置必的位置必须在同一位置在同一位置)。(2)绳夹角、拉力适中。角、拉力适中。(3)细绳适当适当长些，些，标记方向的两点尽量方向的两点尽量远些，力的些，力的图示稍大一些。示稍大一些。注意事项5创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破误差来源误差来源(1)弹簧簧测力力计本身的本身的误差。差。(2)读数数误差、作差、作图误差等。差等。误差来源6创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破命题角度命题角度【例例1】某某同同学学做做“验证力力的的平平行行四四边形形定定则”的的实验如如图1甲甲所所示示，其其中中A为固固定定橡橡皮皮条条的的图钉，O为橡橡皮皮条条与与细绳的的结点点，OB和和OC为细绳。图乙乙是是在在白白纸上根据上根据实验结果画出的果画出的图。教材原型实验教材原型实验对实验方法及实验步骤的考查对实验方法及实验步骤的考查图1命题角度【例1】某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验如7创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(1)如果没有操作失如果没有操作失误，图乙中的乙中的F与与F两力中，方向一定沿两力中，方向一定沿AO方向的是方向的是_。(2)本本实验采用的科学方法是采用的科学方法是_。A.理想理想实验法法 B.等效替代法等效替代法C.控制控制变量法量法 D.建立物理模型法建立物理模型法(3)实验时，主要的步，主要的步骤是：是：A.在桌上放一在桌上放一块方木板，在方木板上方木板，在方木板上铺一一张白白纸，用，用图钉把白把白纸钉在方木板上；在方木板上；B.用用图钉把把橡橡皮皮条条的的一一端端固固定定在在板板上上的的A点点，在在橡橡皮皮条条的的另另一一端端拴拴上上两两条条细绳，细绳的另一端系着的另一端系着绳套；套；(1)如果没有操作失误，图乙中的F与F两力中，方向一定沿A8创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破C.用用两两个个弹簧簧测力力计分分别钩住住绳套套，互互成成角角度度地地拉拉橡橡皮皮条条，使使橡橡皮皮条条伸伸长，结点点到达某一位置到达某一位置O，记录下下O点的位置，点的位置，读出两个出两个弹簧簧测力力计的示数；的示数；D.按按选好好的的标度度，用用铅笔笔和和刻刻度度尺尺作作出出两两只只弹簧簧测力力计的的拉拉力力F1和和F2的的图示示，并并用平行四用平行四边形定形定则求出合力求出合力F；E.只只用用一一只只弹簧簧测力力计，通通过细绳套套拉拉橡橡皮皮条条使使其其伸伸长，读出出弹簧簧测力力计的的示示数数，记下下细绳的方向，按同一的方向，按同一标度作出度作出这个力个力F的的图示；示；F.比比较F和和F的大小和方向，看它的大小和方向，看它们是否相同，得出是否相同，得出结论。C.用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮9创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破上述步上述步骤中，中，有重要有重要遗漏的步漏的步骤的序号是的序号是_和和_；遗漏的内容分漏的内容分别是是_和和_。解解析析(1)由由一一个个弹弹簧簧测测力力计计拉拉橡橡皮皮条条至至O点点的的拉拉力力一一定定沿沿AO方方向向；而而用用两两个个弹弹簧簧测测力力计计拉拉橡橡皮皮条条至至O点点的的拉拉力力，根根据据平平行行四四边边形形定定则则作作出出两两弹弹簧簧测测力力计计拉拉力力的的合力，由于误差的存在，不一定沿合力，由于误差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿方向，故一定沿AO方向的是方向的是F。上述步骤中，有重要遗漏的步骤的序号是_和_10创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(2)一一个个力力的的作作用用效效果果与与两两个个力力的的作作用用效效果果相相同同，它它们们的的作作用用效效果果可可以以等等效效替替代代，故故选项选项B正确。正确。(3)根根据据“验验证证力力的的平平行行四四边边形形定定则则”实实验验的的操操作作规规程程可可知知，有有重重要要遗遗漏漏的的步步骤骤的的序号是序号是C、E。在在C中未记下两条细绳的方向，中未记下两条细绳的方向，E中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置O。答答案案(1)F(2)B(3)CEC中中应加加上上“记下下两两条条细绳的的方方向向”E中中应说明明“把橡皮条的把橡皮条的结点拉到同一位置点拉到同一位置O”(2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们的作用效果11创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破拓拓展展训训练练12018天天津津理理综综，9(2)某某研研究究小小组做做“验证力力的的平平行行四四边形形定定则”实验，所所用用器器材材有有：方方木木板板一一块，白白纸，量量程程为5N的的弹簧簧测力力计两两个个，橡橡皮条皮条(带两个两个较长的的细绳套套)，刻度尺，刻度尺，图钉(若干个若干个)。具具体体操操作作前前，同同学学们提提出出了了如如下下关关于于实验操操作作的的建建议，其其中中正正确确的的有有_。A.橡皮条橡皮条应和两和两绳套套夹角的角平分角的角平分线在一条直在一条直线上上B.重复重复实验再次再次进行行验证时，结点点O的位置可以与前一次不同的位置可以与前一次不同拓展训练12018天津理综，9(2)某研究小组做“验12创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破C.使用使用测力力计时，施力方向，施力方向应沿沿测力力计轴线；读数数时视线应正正对测力力计刻度刻度D.用两个用两个测力力计互成角度拉橡皮条互成角度拉橡皮条时的拉力必的拉力必须都小于只用一个都小于只用一个测力力计时的拉力的拉力该小小组的的同同学学用用同同一一套套器器材材做做了了四四次次实验，白白纸上上留留下下的的标注注信信息息有有结点点位位置置O、力力的的标度度、分分力力和和合合力力的的大大小小及及表表示示力力的的作作用用线的的点点，如如下下图所所示示。其其中中对于提高于提高实验精度最有利的是精度最有利的是_。C.使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测13创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破解解析析由由力力的的平平行行四四边边形形定定则则知知，橡橡皮皮条条和和两两绳绳套套夹夹角角的的角角平平分分线线不不一一定定在在一一条条直直线线上上，两两分分力力的的大大小小也也不不一一定定小小于于合合力力，A、D项项错错误误；验验证证力力的的平平行行四四边边形形定定则则时时，每每次次实实验验需需保保证证合合力力与与分分力力作作用用效效果果相相同同，结结点点O必必须须在在同同一一位位置置，但但重重复复实实验验时时，可可以以改改变变合合力力的的大大小小，故故结结点点O的的位位置置可可以以与与前前一一次次不不同同，B项项正正确确；使使用用测测力力计计测测力力时时，施施力力方方向向应应沿沿测测力力计计轴轴线线方方向向，读读数数时时视视线线应应正正对对测测力力计计刻刻度度，C项正确。项正确。为为了了减减小小画画图图时时表表示示力力的的方方向向的的误误差差，记记录录各各个个力力的的方方向向时时，需需要要确确定定相相对对较较远远的的两两个个点点，然然后后连连线线确确定定力力的的方方向向，A项项错错误误；根根据据纸纸张张大大小小，选选择择合合适适的的标标度度，使图尽量充满纸面，两力的夹角不宜过大或过小，所以使图尽量充满纸面，两力的夹角不宜过大或过小，所以B项正确，项正确，C、D项错误。项错误。答案答案BCB解析由力的平行四边形定则知，橡皮条和两绳套夹角的角平分线14创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破【例例2】(2017全全国国卷卷，22)某某探探究究小小组做做“验证力力的的平平行行四四边形形定定则”实验，将将画画有有坐坐标轴(横横轴为x轴，纵轴为y轴，最最小小刻刻度度表表示示1mm)的的纸贴在在水水平平桌桌面面上上，如如图2(a)所所示示。将将橡橡皮皮筋筋的的一一端端Q固固定定在在y轴上上的的B点点(位位于于图示示部部分分之之外外)，另一端另一端P位于位于y轴上的上的A点点时，橡皮筋，橡皮筋处于原于原长。(1)用用一一只只测力力计将将橡橡皮皮筋筋的的P端端沿沿y轴从从A点点拉拉至至坐坐标原原点点O，此此时拉拉力力F的的大大小小可由可由测力力计读出。出。测力力计的示数如的示数如图(b)所示，所示，F的大小的大小为_N。命题角度命题角度实验数据的处理实验数据的处理【例2】(2017全国卷，22)某探究小组做“验证力的15创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(2)撤撤去去(1)中中的的拉拉力力，橡橡皮皮筋筋P端端回回到到A点点；现使使用用两两个个测力力计同同时拉拉橡橡皮皮筋筋，再再次次将将P端端拉拉至至O点点。此此时观察察到到两两个个拉拉力力分分别沿沿图(a)中中两两条条虚虚线所所示示的的方方向向，由由测力力计的示数的示数读出两个拉力的大小分出两个拉力的大小分别为F14.2N和和F25.6N。()用用5mm长度度的的线段段表表示示1N的的力力，以以O为作作用用点点，在在图(a)中中画画出出力力F1、F2的的图示，然后按平行四示，然后按平行四边形定形定则画出它画出它们的合力的合力F合合；图2(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力16创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破()F合合的的大大小小为_N，F合合与与拉拉力力F的的夹角角的的正正切切值为_。若若F合合与与拉拉力力F的的大大小小及及方方向向的的偏偏差差均均在在实验所所允允许的的误差差范范围之之内内，则该实验验证了了力力的的平行四平行四边形定形定则。解析解析(1)由图由图(b)可知，可知，F的大小为的大小为4.0N。(2)()画出力画出力F1、F2的图示，如图所示的图示，如图所示()F合的大小为_N，F合与拉力F的夹角的正17创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破答案答案(1)4.0(2)()见解析解析图()4.00.05答案(1)4.0(2)()见解析图()4.00.18创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破拓拓展展训训练练2(2019山山西西太太原原模模拟拟)请完完成成“验证力力的的平平行行四四边形形定定则”实验的的相相关关内内容。容。(1)如如图3甲甲所所示示，在在铺有有白白纸的的水水平平木木板板上上，橡橡皮皮条条一一端端固固定定在在A点点，另另一一端端拴拴两个两个细绳套。套。图3拓展训练2(2019山西太原模拟)请完成“验证力的平行四19创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(2)如如图乙乙所所示示，用用两两个个弹簧簧测力力计互互成成角角度度地地拉拉橡橡皮皮条条，使使绳与与橡橡皮皮条条的的结点点伸伸长到某位置并到某位置并记为O点，点，记下此下此时弹簧簧测力力计的示数的示数F1和和F2及及_。(3)如如图丙丙所所示示，用用一一个个弹簧簧测力力计拉拉橡橡皮皮条条，使使绳与与橡橡皮皮条条的的结点点拉拉到到O点点，记下此下此时弹簧簧测力力计的示数的示数F_N和和细绳的方向。的方向。(4)如如图丁丁所所示示，已已按按一一定定标度度作作出出了了F1、F2和和F的的图示示，请用用作作图法法作作出出F1和和F2的合力。的合力。(5)合合力力与与F大大小小相相等等，方方向向略略有有偏偏差差，如如果果此此偏偏差差仅由由F1引引起起，则原原因因是是F1的的大大小小比比真真实值偏偏_、F1与与F2的的夹角角比比真真实夹角角偏偏_。(均均填填“大大”或或“小小”)(2)如图乙所示，用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，使绳与20创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破答案答案(2)两两细绳的方向的方向(3)3.00(4)见解析解析图(5)大大大大解析解析(2)要记下两分力要记下两分力F1和和F2的方向。的方向。(3)弹簧测力计的示数要估读一位，即弹簧测力计的示数要估读一位，即F3.00N。(4)由力的图示作出由力的图示作出F1和和F2的合力的合力F，如图所示。，如图所示。(5)由由图图所所示示，将将F1减减小小或或减减小小F1与与F2的的夹夹角角，合合力力F与与F更更接接近近重重合合，则则原原因因是是F1的大小比真实值偏大、的大小比真实值偏大、F1与与F2的夹角比真实夹角偏大。的夹角比真实夹角偏大。答案(2)两细绳的方向(3)3.00(4)见解析图解析21创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破实验拓展创新实验拓展创新命题角度命题角度【例例3】某某学学生生实验小小组设计了了一一个个“验证力力的的平平行行四四边形形定定则”的的实验，装装置置如如图4甲甲所所示示，在在竖直直放放置置的的木木板板上上部部附附近近两两侧，固固定定两两个个力力传感感器器，同同一一高高度度放放置置两两个个可可以以移移动的的定定滑滑轮，两两根根细绳跨跨过定定滑滑轮分分别与与两两力力传感感器器连接接，在在两两细绳连接接的的结点点O下下方方悬挂挂钩码，力力传感感器器1、2的的示示数数分分别为F1、F2，调节两两个个定定滑滑轮的的位位置置可可以以改改变两两细绳间的的夹角角。实验中中使使用用若若干干相相同同的的钩码，每每个个钩码质量均量均为100g，取，取g9.8m/s2。实验器材的改进实验器材的改进实验拓展创新命题角度【例3】某学生实验小组设计了一个“验证22创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破图4(1)关于关于实验，下列，下列说法正确的是法正确的是()A.实验开始前，需要开始前，需要调节木板使其位于木板使其位于竖直平面内直平面内B.每次每次实验都必都必须保保证结点位于点位于O点点图423创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破C.实验时需要需要记录钩码数量、两力数量、两力传感器的示数和三条感器的示数和三条细绳的方向的方向D.实验时还需要用一个力需要用一个力传感器感器单独独测量量悬挂于挂于O点点钩码的的总重力重力(2)根根据据某某次次实验得得到到的的数数据据，该同同学学已已经按按照照力力的的图示示的的要要求求画画出出了了F1、F2(如如图乙乙所所示示)，请你你作作图得得到到F1、F2的的合合力力F(只只作作图，不不求求大大小小)，并并写写出出该合合力力不不完全完全竖直的一种可能原因：直的一种可能原因：_。C.实验时需要记录钩码数量、两力传感器的示数和三条细绳的方向24创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(2)利利用用平平行行四四边边形形定定则则作作出出F1和和F2的的合合力力F，如如图图所所示示，该该合合力力方方向向不不完完全全在在竖竖直直方方向向的的可可能能原原因因是是定定滑滑轮轮有有摩摩擦擦、木木板未竖直放置等。板未竖直放置等。解解析析(1)实实验验开开始始前前，需需要要调调节节木木板板使使其其位位于于竖竖直直平平面面内内，以以保保证证钩钩码码重重力力等等于于细细绳绳的的拉拉力力，选选项项A正正确确；该该装装置置每每次次实实验验不不需需要要保保证证结结点点位位于于O点点，选选项项B错错误误；实实验验时时需需要要记记录录钩钩码码数数量量、两两力力传传感感器器的的示示数数和和三三条条细细绳绳的的方方向向，选选项项C正正确确；悬悬挂挂于于O点点钩钩码码的的总总重重力力可可以以根根据据钩钩码码的的质质量量得得出出，不不需需要要力力传感器测量，选项传感器测量，选项D错误。错误。答答案案(1)AC(2)见解解析析图定定滑滑轮有有摩摩擦擦、木木板板未未竖直直放放置置等等(回回答答出出一一项合合理理答案即可答案即可)(2)利用平行四边形定则作出F1和F2的合力F，如图所示，该25创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破【例例4】某某实验小小组用用一一个个弹簧簧测力力计和和一一个个量量角角器器等等器器材材验证力力的的平平行行四四边形形定定则，设计了了如如图5所所示示的的实验装装置置，固固定定在在竖直直木木板板上上的的量量角角器器的的直直边水水平平，橡橡皮皮筋筋的的一一端端固固定定于于量量角角器器的的圆心心O的的正正上上方方A处，另另一一端端系系绳套套1和和绳套套2，主要主要实验步步骤如下：如下：命题角度命题角度实验方法改进与迁移实验方法改进与迁移图5【例4】某实验小组用一个弹簧测力计和一个量角器等器材验证力26创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(1)弹簧簧测力力计挂挂在在绳套套1上上竖直直向向下下拉拉橡橡皮皮筋筋，使使橡橡皮皮筋筋的的结点点到到达达O点点处，记下下弹簧簧测力力计的示数的示数F；(2)弹簧簧测力力计挂挂在在绳套套1上上，手手拉拉着着绳套套2，缓慢慢拉拉橡橡皮皮筋筋，使使橡橡皮皮筋筋的的结点点到到达达O处，此，此时绳套套1沿沿0方向，方向，绳套套2沿沿120方向，方向，记下下弹簧簧测力力计的示数的示数F；(3)根据力的平行四根据力的平行四边形定形定则计算算绳套套1的拉力的拉力为_；(4)比比较_即可初步即可初步验证；(5)只改只改变绳套套2的方向，重复上述的方向，重复上述实验步步骤；(1)弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的结点27创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(6)将将绳套套1由由0方方向向缓慢慢转动到到60方方向向，同同时绳套套2由由120方方向向缓慢慢转动到到180方方向向，此此过程程中中保保持持橡橡皮皮筋筋的的结点点在在O处不不动，保保持持绳套套1和和绳套套2的的夹角角120不不变，关关于于绳套套1的的拉拉力力大大小小的的变化化，下下列列结论正正确确的的是是_。(填填选项前前的的序序号号)A.逐逐渐增大增大B.先增大后减小先增大后减小C.逐逐渐减小减小D.先减小后增大先减小后增大(6)将绳套1由0方向缓慢转动到60方向，同时绳套2由128创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(6)两两个个绳绳套套在在缓缓慢慢转转动动过过程程中中，合合力力保保持持不不变变，根根据据平平行行四四边边形形定定则则画画出出力力的的示示意意图图，如如图图所所示示，根根据据几几何何关关系可知，绳套系可知，绳套1的拉力大小逐渐增大。的拉力大小逐渐增大。(6)两个绳套在缓慢转动过程中，合力保持不变，根据平行四边形29创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破拓拓展展训训练练3某某课外外兴趣趣小小组用用如如图6甲甲所所示示的的装装置置进行行“验证力力的的平平行行四四边形形定定则”实验，实验中中使使用用的的每每个个钩码的的质量量均均相相同同。先先用用两两组钩码(一一组4个个钩码，一一组3个个钩码)拉拉弹簧簧使使其其伸伸长至至某某个个位位置置O，并并记录；然然后后再再用用一一根根细线牵引引一一组钩码拉拉弹簧。簧。图6拓展训练3某课外兴趣小组用如图6甲所示的装置进行“验证力的30创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(1)本本实验采采用用的的物物理理方方法法是是_法法，完完成成该实验最最关关键的的步步骤是是_。(2)某某同同学学在在坐坐标纸上上画画出出了了如如图乙乙所所示示的的两两个个已已知知力力F1和和F2，图中中小小正正方方形形的的边长表示表示3N，则两力的合力两力的合力F_N，F1与与F的的夹角角为_。(3)当当再再用用一一根根细线牵引引一一组钩码拉拉弹簧簧时，所所需需的的钩码一一定定不不会会超超过_个。个。(1)本实验采用的物理方法是_法，完成该实31创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破解解析析(1)合合力力与与分分力力是是等等效效替替代代的的关关系系，所所以以本本实实验验采采用用的的物物理理方方法法是是等等效效替替代法；完成该实验最关键的步骤是第二次也要把弹簧拉到代法；完成该实验最关键的步骤是第二次也要把弹簧拉到O处。处。(2)根根据据力力的的平平行行四四边边形形定定则则，作作出出两两个个力力的的合合力力如如图图所所示示，从从图图中中可可以以知知道道，合力合力F18N，根据几何关系知，根据几何关系知F1与与F的夹角为的夹角为45。解析(1)合力与分力是等效替代的关系，所以本实验采用的物理32创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(3)由由题题图图甲甲可可知知，若若两两组组钩钩码码沿沿同同一一方方向向拉拉弹弹簧簧时时合合力力最最大大，即即7个个钩钩码码的的重重力力，所所以以当当再再用用一一根根细细线线牵牵引引一一组组钩钩码码拉拉弹弹簧簧时时，无无论论之之前前两两组组钩钩码码如如何何放放置置，这这时时所所需的钩码一定不会超过需的钩码一定不会超过7个。个。答案答案(1)等效替代第二次也要把等效替代第二次也要把弹簧拉到簧拉到O处(2)1845(3)7(3)由题图甲可知，若两组钩码沿同一方向拉弹簧时合力最大，即33本节内容结束实验三-验证力的平行四边形定则课件