高考物理考纲专项复习 实验（二）验证力的平行四边形定则课件

一、实验目的一、实验目的 1.1.验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则 2.2.掌握弹簧秤的构造、调节方法和使用方法。掌握弹簧秤的构造、调节方法和使用方法。 二、实验原理二、实验原理 如果两个互成角度的共点力如果两个互成角度的共点力F1、F2作用于橡皮筋的结点作用于橡皮筋的结点上，与只用一个力上，与只用一个力F作用于橡皮筋的结点上，所产生的效果作用于橡皮筋的结点上，所产生的效果相同相同(橡皮条在相同方向上伸长相同的长度橡皮条在相同方向上伸长相同的长度)，那么，那么，F就是就是F1和和F2的合力。根据平行四边形定则作出两共点力的合力。根据平行四边形定则作出两共点力F1和和F2的的合力合力F的图示，应与的图示，应与F等大同向。等大同向。 三、实验器材三、实验器材 方木板一块、白纸、弹簧秤方木板一块、白纸、弹簧秤(两只两只)、橡皮条、细绳套、橡皮条、细绳套(两两个个)、三角板、刻度尺、图钉、三角板、刻度尺、图钉(几个几个)。学案学案5 实验实验(二二) 验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则 1.用图钉把白纸钉在方木板上。用图钉把白纸钉在方木板上。 2.把方木板平放在桌面上，用图钉把橡皮条的一端固定在把方木板平放在桌面上，用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套。的另一端拴上两个细绳套。(固定点固定点A在纸面外在纸面外) 3.用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O。(如图所示，位置如图所示，位置O须处于纸面以内须处于纸面以内) 4.用铅笔描下用铅笔描下O的位置和两细绳套的方向，并的位置和两细绳套的方向，并记录弹簧秤的读数。记录弹簧秤的读数。 5.从力的作用点从力的作用点(位置位置O)沿着两细绳套的方向沿着两细绳套的方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧秤的拉力画直线，按选定的标度作出这两只弹簧秤的拉力F1和和F2的图示，并用平行四边形定则作出合力的图示，并用平行四边形定则作出合力F的图示。的图示。 6.只用一只弹簧秤通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置只用一只弹簧秤通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记，记下弹簧秤的读数和细绳的方向。用刻度尺从下弹簧秤的读数和细绳的方向。用刻度尺从O点按同样标度沿记录的方向点按同样标度沿记录的方向作出这只弹簧秤的拉力作出这只弹簧秤的拉力F的图示。的图示。 7.比较力比较力F的图示与合力的图示与合力F的图示，看两者是否等长、同向。的图示，看两者是否等长、同向。 8.改变两个力改变两个力F1和和F2的大小和夹角，再重复实验两次。的大小和夹角，再重复实验两次。 四、实验步骤四、实验步骤 五、注意事项五、注意事项 1.不要直接以橡皮条端点为结点，可拴一短细绳再连两细绳套，以三绳不要直接以橡皮条端点为结点，可拴一短细绳再连两细绳套，以三绳交点为结点，使结点小些，便于准确地记录结点交点为结点，使结点小些，便于准确地记录结点O的位置。的位置。 2.不要用老化的橡皮条，检查方法是用一个弹簧秤拉橡皮条，要反复做不要用老化的橡皮条，检查方法是用一个弹簧秤拉橡皮条，要反复做几次使橡皮条拉伸到相同的长度看弹簧秤读数有无变化。几次使橡皮条拉伸到相同的长度看弹簧秤读数有无变化。 3.弹簧秤在使用前应水平放置，然后检查、校正零点。将两弹簧秤互相弹簧秤在使用前应水平放置，然后检查、校正零点。将两弹簧秤互相勾着水平拉伸，选择两只读数完全一致的弹簧秤使用。勾着水平拉伸，选择两只读数完全一致的弹簧秤使用。 4.在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点O的位置一定要相同。的位置一定要相同。 5.用两只弹簧秤钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大，也用两只弹簧秤钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大，也不宜太小，以不宜太小，以60100之间为宜。之间为宜。 6.读数时应注意使弹簧秤与木板平行，并使细绳套与弹簧秤的轴线在同读数时应注意使弹簧秤与木板平行，并使细绳套与弹簧秤的轴线在同一条直线上，避免弹簧秤的外壳与弹簧秤的限位孔之间有摩擦。读数时眼一条直线上，避免弹簧秤的外壳与弹簧秤的限位孔之间有摩擦。读数时眼睛要正视弹簧秤的刻度，在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度范围内的睛要正视弹簧秤的刻度，在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度范围内的前提下，拉力的数值应尽量大些。前提下，拉力的数值应尽量大些。 7.细绳套应适当长一些，便于确定力的方向，不要直接沿细绳套的方向细绳套应适当长一些，便于确定力的方向，不要直接沿细绳套的方向画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个点，取掉细绳套后，再将所标点与画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个点，取掉细绳套后，再将所标点与O点连直线确定力的方向。点连直线确定力的方向。 8.在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些。标度，使所作力的图示稍大一些。 六、误差分析六、误差分析 本实验的误差主要来自以下五个方面：本实验的误差主要来自以下五个方面： 1.用描点法记录的拉力方向不够准确；用描点法记录的拉力方向不够准确； 2.所作平行四边形的对边不严格平行；所作平行四边形的对边不严格平行； 3.拉橡皮条时，没有做到橡皮条及两细绳套平行于木板，使在纸上所描拉橡皮条时，没有做到橡皮条及两细绳套平行于木板，使在纸上所描下的拉力方向并不是拉力的真实方向；下的拉力方向并不是拉力的真实方向； 4.没有校准弹簧秤的零点，两只弹簧秤的刻度不准确；没有校准弹簧秤的零点，两只弹簧秤的刻度不准确； 5.弹簧的拉杆与限位孔有摩擦，使弹簧秤读数并不能真实地表示细绳中弹簧的拉杆与限位孔有摩擦，使弹簧秤读数并不能真实地表示细绳中拉力的大小。拉力的大小。 弹簧秤的选取方法是：将两只弹簧秤调零后，互勾水平对拉，若两弹簧秤的选取方法是：将两只弹簧秤调零后，互勾水平对拉，若两只弹簧秤在对拉的过程中，读数相同，则可选用，若读数不同，应另换，只弹簧秤在对拉的过程中，读数相同，则可选用，若读数不同，应另换，直到相同为止。弹簧秤不能在超出它的测量范围的情况下使用。使用直到相同为止。弹簧秤不能在超出它的测量范围的情况下使用。使用前要检查指针是否指在零刻度线，否则应校正零位。读数时应正对、平前要检查指针是否指在零刻度线，否则应校正零位。读数时应正对、平视刻度。视刻度。考点考点1 1实验方法、步骤的考查实验方法、步骤的考查【例例1】某同学做某同学做“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”实验时，主要步骤是：实验时，主要步骤是： A.在桌面上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在桌面上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉 在方木板上。在方木板上。 B.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上点，在橡皮条的另一端拴上 两条细绳，细绳的另一端系着绳套。两条细绳，细绳的另一端系着绳套。 C.用两个弹簧测力计分别勾住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条用两个弹簧测力计分别勾住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条 伸长，结点到达某一位置伸长，结点到达某一位置O。记录下。记录下O点的位置，读出两个弹簧测点的位置，读出两个弹簧测 力计的示数。力计的示数。 D.按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和和 F2的图示，并用平行四边形定则求出合力的图示，并用平行四边形定则求出合力F。 E.只用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧只用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧 测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F的的 图示。图示。 F.比较比较F和和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。 上述步骤中：上述步骤中：(1)有重要遗漏的步骤的序号是有重要遗漏的步骤的序号是_和和_；(2)遗遗 漏的内容分别是漏的内容分别是_和和 _。 【解析解析】据验证平行四边形定则的操作规程可知，据验证平行四边形定则的操作规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是有重要遗漏的步骤的序号是C、E。在。在C中未记下两条中未记下两条细绳的方向。细绳的方向。E中未说明是否把橡皮条的结点拉到了同中未说明是否把橡皮条的结点拉到了同一位置一位置O。CE记下两条绳的方向记下两条绳的方向把橡皮条的结点拉到同一位置把橡皮条的结点拉到同一位置O O 1在在“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳上两根细绳(如图所示如图所示)。实验中需用。实验中需用两个弹簧秤分别钩住绳套，并互成角度地两个弹簧秤分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮条。某同学认为在此过程中必须注拉橡皮条。某同学认为在此过程中必须注意以下几项：意以下几项：A.两根细绳必须等长两根细绳必须等长B.橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上C.在使用弹簧秤时，要注意使弹簧秤与木板平行在使用弹簧秤时，要注意使弹簧秤与木板平行其中正确的是其中正确的是_。(填入相应的字母填入相应的字母)C【例例2】在探究求合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水在探究求合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳。实验时，需要两平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳。实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条。橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条。 (1)实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法正确实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法正确 的是的是_(填字母代号填字母代号)。 A.将橡皮条拉伸相同长度即可将橡皮条拉伸相同长度即可 B.将橡皮条沿相同方向拉到相同长度将橡皮条沿相同方向拉到相同长度 C.将弹簧秤都拉伸到相同刻度将弹簧秤都拉伸到相同刻度 D.将橡皮条和绳的结点拉到相同位置将橡皮条和绳的结点拉到相同位置考点考点2 2 实验原理、误差的分析实验原理、误差的分析B D(2)同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差 有益的说法是有益的说法是_(填字母代号填字母代号)。 A.两细绳必须等长两细绳必须等长 B.弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行 C.用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大 D.拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些 【解析解析】(1)实验对两次拉伸橡皮条的要求是两次拉伸橡实验对两次拉伸橡皮条的要求是两次拉伸橡皮条的作用效果要相同，故选项皮条的作用效果要相同，故选项B、D正确。正确。 (2)要减小实验误差，弹簧秤、细绳、橡皮条都必须与要减小实验误差，弹簧秤、细绳、橡皮条都必须与木板平行。用两弹簧秤同时拉细绳时，弹簧秤的示数之差适木板平行。用两弹簧秤同时拉细绳时，弹簧秤的示数之差适当大些即可，拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的当大些即可，拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些，故两点要远些，故B、D正确。正确。BD 2做做“验证平行四边形定则验证平行四边形定则”的实验，在水平放的实验，在水平放置的木板上铺一张白纸，把橡皮条的一端置的木板上铺一张白纸，把橡皮条的一端固定在板的固定在板的A点，橡皮条的另一端拴上两点，橡皮条的另一端拴上两细绳套，如图所示，两个弹簧测力计细绳套，如图所示，两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条使分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条使之伸长，到达某一位置之伸长，到达某一位置O时需记时需记下下_、_，描下，描下_，再用一个弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条拉长，使结点到达再用一个弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条拉长，使结点到达位置位置_，再记下，再记下_。两弹簧测力计的读数两弹簧测力计的读数 两细绳的方向两细绳的方向结点位置结点位置OO弹簧测力计的读数和细绳的方向弹簧测力计的读数和细绳的方向考点考点3 3 实验数据的处理实验数据的处理【例例3】将橡皮条的一端固定在将橡皮条的一端固定在A点，另点，另 一端拴上两根细绳，每根细绳分别连一端拴上两根细绳，每根细绳分别连 着一个量程为着一个量程为5 N、最小刻度为、最小刻度为0.1 N 的弹簧测力计，当橡皮条的活动端拉的弹簧测力计，当橡皮条的活动端拉 到到O点时，两根细绳相互垂直，如图点时，两根细绳相互垂直，如图 所示，这时弹簧测力计的读数可从图所示，这时弹簧测力计的读数可从图 中读出。中读出。 (1)由图中可读得两个相互垂直拉力的大小分别是由图中可读得两个相互垂直拉力的大小分别是_N 和和_N。(只需读到只需读到0.1N) (2)在本题的方格纸上按作图法的要求，画出这两个力及在本题的方格纸上按作图法的要求，画出这两个力及 它们的合力。它们的合力。 【解析解析】读弹簧秤示数时，应注意首先读弹簧秤示数时，应注意首先找零刻度，尤其是竖直放置的那个弹簧秤，找零刻度，尤其是竖直放置的那个弹簧秤，它的弹簧是倒置的，它的读数是它的弹簧是倒置的，它的读数是2.5N(而不而不是是3.5 N)，水平放置的弹簧秤读数是，水平放置的弹簧秤读数是4.0 N，用方格纸上八个方格长表示。用方格纸上八个方格长表示。 注意弹簧测力计的最小刻度和量程，按题目要求或有效注意弹簧测力计的最小刻度和量程，按题目要求或有效数字规则进行读数，才能得到正确的测量结果；认真作图是数字规则进行读数，才能得到正确的测量结果；认真作图是得到正确结果的保证，应恰当选取合适的标度。得到正确结果的保证，应恰当选取合适的标度。【答案答案】(1)2.5 4.0 (2)如图所示如图所示 3如图所示，将橡皮条的一端固定在如图所示，将橡皮条的一端固定在C点，另一端通点，另一端通过细绳与两弹簧测力计相连，用过细绳与两弹簧测力计相连，用A，B两弹簧测力两弹簧测力计拉橡皮条，使其伸长到计拉橡皮条，使其伸长到O点点( + /2)。现保持。现保持A的读数不变，而使夹角的读数不变，而使夹角 减小，适当调整弹簧测力减小，适当调整弹簧测力计计B的拉力大小和方向，可使的拉力大小和方向，可使O点保持不变，这时：点保持不变，这时：(1)B的示数应是的示数应是( ) A.一定变大一定变大 B.一定不变一定不变 C.一定变小一定变小 D.变大、不变、变小均有可能变大、不变、变小均有可能(2)夹角夹角 的变化应是的变化应是( ) A.一定变大一定变大 B.一定不变一定不变 C.一定变小一定变小 D.变大、不变、变小均有可能变大、不变、变小均有可能CC