南方新高考高考物理一轮总复习 专题二 实验三 验证力的平行四边形定则课件 新人教版

实验三验证力的平行四边形定则实验准备实验目的(1)掌握弹簧测力计的正确使用方法(2)验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则，培养用作图法处理问题的能力实验原理作用效果作用效果合力等效法：使一个力 F的_和两个力 F1、F2 的_相同，都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到某一固定点，所以力 F就是力 F1 与 F2 的_，作出力 F的图示再根据平行四边形定则作出力 F1 和 F2 的合力 F 的图示，比较 F 和 F的大小和方向是否都相同实验器材方木板、弹簧测力计两个、白纸、橡皮条一段、细绳套两个、图钉(若干)、三角板、刻度尺、铅笔实验过程实验步骤橡皮条橡皮条(1)用图钉把白纸钉在水平桌面上的_上(2)用图钉把_的一端固定在 A 点，_的另一端拴上两个细绳套弹簧测力计橡皮条(3)用两个_分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使_伸长到某一位置 O，如图 S3-1 所示，记录两个弹簧测力计的_，用铅笔描下_ 的位置及此时两_的方向读数 F1 和 F2O 点方木板细绳套图 S3-1(4) 只用一个_ 通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的_，记下弹簧测力计的_(5)改变两个力 F1 与 F2 的大小和夹角再重复实验两次弹簧测力计位置 O读数 F和细绳的方向实验结论平行四边形定则用_作图并量出两个分力的合力与用一个测力计直接测出的合力，在误差允许范围内是相等的改变力 F1 和 F2 的大小和方向，重做上述实验，可以得到同样的结论实验分析注意事项(1)使用弹簧测力计时，应使拉力沿弹簧测力计的轴线方向，橡皮条、弹簧测力计和细绳套应位于与纸面_的同一平面内平行(2)使用弹簧测力计时，拉力适当_一些(3)同一次实验中，橡皮条拉长后的_必须保持不变，即保持作用效果相同结点位置 O(4)实验中两细绳套要长一些(5)画力的图示时应该选择适当的标度，尽量使图画得大些(6)同一次实验中标度应该相同，要严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力大误差分析(1)用两个弹簧测力计拉橡皮条时，橡皮条、细绳套和弹簧测力计不在同一平面内，这样两个弹簧测力计的水平拉力的实际分力比由作图法得到的合力要小，造成实验误差(2)结点 O 的位置和两个弹簧测力计的方向画得不准确，造成作图误差(3)两个分力的起始夹角太大，如大于 120，再重复做两次实验，为保证结点 O 位置不变(即保证合力不变)，则变化范围不大，因而弹簧测力计示数变化不显著，读数误差较大(4)作图比例不恰当、不准确等造成作图误差(5)弹簧测力计内部因操作不当出现摩擦(6)作力的图示及平行四边形时不够准确【基础检测】1本实验采用的科学方法是_A理想实验法B等效替代法C控制变量法D建立物理模型法答案：B2(多选)在做“互成角度的两个力的合成”实验时，橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧测力计把橡皮条的另一端A同一实验过程中，O 点位置不允许变动B实验中，弹簧测力计必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度线C实验中，先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧测力计拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到 O 点D实验中，把橡皮条另一端拉到 O 点时，两弹簧测力计之间的夹角应取 90，以便于算出合力大小答案：CD考点1 实验操作考查典例剖析例 1：(2015 年广东阳东一中、广雅中学联考)完成以下 “验证力的平行四边形定则”实验的几个主要步骤：(1)如图 S3-2 甲所示，用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，记下结点 O 的位置、两弹簧测力计的读数 F1、F2 以及_(2)如图乙，用一个弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到_，记下细绳套的方向Oc，读得弹簧测力计的示数 F_.(3)如图丙，按选定的标度作出了力 F1、F2 的图示，请在图丙中：a按同样的标度作出力 F 的图示b按力的平行四边形定则作出 F1、F2 的合力 F.甲乙丙图 S3-2解析：(1)该实验采用的是“等效替换”，用两只弹簧测力计拉橡皮条时，需记下两弹簧测力计的示数和两细绳套的方向(2)用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到同一位置O，由弹簧测力计读出拉力为4.0 N；(3)根据力的平行四边形定则画出力的图示答案：(1)两细绳套的方向(2)O 点的位置 4.0 N(3)如图 S3-3 所示图 S3-3【考点练透】1如图 S3-4 甲所示为“探究求合力的方法”的实验装置图 S3-4(1)下列说法中正确的是()A在测量同一组数据 F1、F2 和合力 F 的过程中，橡皮条结点 O 的位置不能变化B弹簧测力计拉细线时，拉力方向必须竖直向下CF1、F2 和合力 F 的大小都不能超过弹簧测力计的量程D为减小测量误差，F1、F2 方向间夹角应为 90(2)弹簧测力计的指针如图乙所示，由图可知拉力的大小为_N.答案：(1)AC (2)4.02(2015 年湖南长沙模拟)某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图 S3-5 甲所示，其中 A 为固定橡皮条的图钉，O 为橡皮条与细绳的结点，OB 和 OC 为细绳图乙是在白纸上根据实验结果画出的图甲乙图 S3-5(1)如果没有操作失误，图乙中的 F 与 F两力中，方向一定沿 AO 方向的是_(2)实验时，主要的步骤是：A在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上B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钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置 O.记录下 O 点的位置，读出两个弹簧测力计的示数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 F1 和 F2 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的图示F比较 F和 F 的大小和方向，看它们是否相同，得出结论上述步骤中：有重要遗漏的步骤的序号是_和_遗漏的内容分别是_和_答案：(1)F (2)C E C 中应加上“记下两条细绳的方向”E 中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置 O”考点 2 实验数据处理重点归纳1用铅笔和刻度尺从结点 O 沿两条细绳的方向画直线，按选定的标度作出这两个弹簧测力计的读数 F1 和 F2 的图示，并以 F1 和 F2 为邻边用刻度尺作平行四边形，过 O 点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力 F 的图示2用刻度尺从 O 点按同样的标度沿记录的 F的方向作出这个弹簧测力计的拉力 F的图示3比较 F和平行四边形定则求出的合力 F 在大小和方向上是否相同 典例剖析例 2：将橡皮筋的一端固定在 A 点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为 5 N、最小刻度为 0.1 N 的弹簧测力计，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计，当橡皮筋的活动端拉到 O 点时，两根细绳相互垂直，如图 S3-6 所示这时弹簧测力计的读数可从图中读出图 S3-6(1)由图可读得两个相互垂直的拉力大小分别为_N和_N.(2)在如图 S3-7 所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力图 S3-7(3)图 S3-8 中甲、乙两图是两位同学得到的实验结果，其中图符合实际若合力测量值 F是准确的，则 F 与 F有误差的原因可能是：_.图 S3-8思维点拨：(1)读数时要符合有效数字的要求；(2)合理选取标度，作出两分力，再应用平行四边形定则作出合力解析：(1)弹簧测力计的最小刻度为 0.1 N，读数时应估读一位，所以读数分别为 2.50 N 和 4.00 N.(2)取一个小方格的边长表示 0.50 N，作出两个力及它们的合力如图 S3-9 所示图 S3-9(3)F是用一个测力计拉橡皮条所得到的，其方向一定在橡皮条所在的直线上，所以乙图符合实际误差的原因主要是弹簧测力计读数误差，确定分力方向不够准确等原因答案：(1)2.50 4.00 (2)如图 S3-9 所示(3)乙弹簧测力计读数误并，确定分力方向不够准确备考策略：实验数据的处理在实验中占重要的地位，也是高考经常考查的内容，如研究匀变速直线运动中的逐差法、探究弹簧弹力与形变量的关系中的图象法，以及本实验的作图法，都是要掌握的内容【考点练透】3小明同学在学完力的合成与分解后，想在家里做实验验证力的平行四边形定则他从学校的实验室里借来两只弹簧测力计，按如下步骤进行实验甲乙图 S3-10A在墙上贴一张白纸用来记录弹簧弹力的大小和方向B在一个弹簧测力计的下端悬挂一装满水的水杯，记下静止时弹簧测力计的读数 FC将一根大约 30 cm 长的细线从可悬挂水杯的环中穿过，再将细线两端拴在两个弹簧测力计的挂钩上在靠近白纸处用手对称地拉开细线，使两个弹簧测力计的读数相等，在白纸上记下细线的方向和弹簧测力计的读数，如图 S3-10 甲所示D在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力的图示，如图乙所示，根据力的平行四边形定则可求出这两个力的合力 F(1)在步骤 C 中，弹簧测力计的读数为_N.(2)在步骤 D 中，合力 F_N.(3)若_，就可以验证力的平行四边形定则(3)F近似在竖直方向，答案：(1)3.00 (2)5.8(5.66.0)且数值与 F 近似相等4在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮条、细绳套和一个弹簧测力计(1)为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如下表：请在图 S3-11 中画出图象，并求得该弹簧的劲度系数 k_N/m.弹力F(N)0.501.001.502.002.503.003.50伸长量x(102 m) 0.741.802.803.724.605.586.42图 S3-11(2)某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图 S3-12 所示，其读数为_N; 同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为 2.50 N，请画出这两个共点力的合力 F合图 S3-12(3)由(2)画出的图得到 F 合_N.甲乙图 S3-13(4)某次实验中甲、乙两位同学得到的结果如图 S3-13 所示，其中_同学的实验结果比较符合实验事实(力 F是用一个弹簧测力计拉橡皮条时拉力的图示)(5)在以上实验结果比较符合实验事实的一位同学的实验中，造成误差的主要原因是：_(至少写出两种情况)答案：(1)如图 D14 所示 55(2 内均可)图 D14如图 D15 所示(2)2.10(有效数字位数正确，0.02 内均可)图 D15(3)3.4(0.2 内均可)(5)FC 读数比真实值偏小；确定力的方向不准、(4)甲作图不准