实验三 验证力的平行四边形定则.ppt

实验三验证力的平行四边形定则,【实验目的】1验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则2培养学生应用作图法处理实验数据和得出结论的能力【实验原理】一个力F的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点，所以力F就是这两个力F1和F2的合力，作出力F的图示再根据平行四,抓纲扣本落实基础,边形定则作出力F1和F2的合力F的图示，比较F和F的大小和方向是否相同，若在误差允许的范围内相同，则说明互成角度的两个力合成时遵循平行四边形定则【实验器材】方木板一块、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(几个)、细芯铅笔【实验过程】1在水平桌面上平放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸固定在方木板上2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，细绳的另一端系上细绳套,3用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置O，如图实1所示,4用铅笔描下O点的位置和两条细绳的方向，读出并记录两个弹簧测力计的示数5用铅笔和刻度尺在白纸上从O点沿两条细绳的方向画直线，按一定的标度作出两个力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形，过O点的平行四边形的对角线即为合力F.6只用一个弹簧测力计，通过细绳把橡皮条的结点拉到同样的位置O，读出并记录弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度用刻度尺从O点作出这个力F的图示,7比较F与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向，看它们在实验误差允许的范围内是否相等8改变F1和F2的大小和方向，再做两次实验【误差分析】1弹簧测力计本身的误差2读数误差和作图误差3两个分力F1、F2间夹角越大，用平行四边形作图得出的合力F的误差F也越大，所以实验中不要把取得太大,【注意事项】1同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：将两只弹簧测力计调零后互钩对拉，若两只弹簧测力计在对拉过程中，读数相同，则可选；若读数不同，应另换，直至相同为止2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3用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大也不宜太小，在60100之间为宜,4读数时应注意使弹簧测力计与木板平行，并使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条直线上，避免弹簧测力计的外壳与弹簧测力计的限位卡之间有摩擦5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，去掉细绳套后，再将所标点与O点连接，即可确定力的方向6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,例1在“验证力的平行四边形定则”的实验中，其中的两个实验步骤分别是：A在水平放置的方木板上固定一张白纸，用图钉把橡皮条的一端固定在方木板上，另一端拴上两条细绳，通过细绳同时用两个弹簧测力计(弹簧测力计与方木板平面平行)互成角度拉橡皮条，使它与细绳的结点到达某一位置O点，在白纸上用铅笔记下O点的位置和读出两个弹簧测力计的示数F1和F2.,剖题探法突破考点,考点一,实验的基本操作,B只用一个弹簧测力计，通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与两个弹簧测力计拉时相同，读出此时弹簧测力计的示数F和记下细绳的方向(1)请指出以上两个步骤中的错误或疏漏：A中是_；B中是_(2)在某次实验中，两个弹簧测力计的拉力F1、F2已在图实2中画出，图中的方格每边长度表示2N，O点是橡皮条的结点，请用两个直角三角板严格作出合力F的图示，并求出合力的大小为_N.,解析(1)当用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，使它与细绳的结点到达某一位置O点时，应在白纸上用铅笔记下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数F1和F2及此时两细绳套的方向当只用一只弹簧测力计拉时，应使结点拉到同样的位置O，并记下弹簧测力计的读数和细绳的方向(2)如图所示：,答案(1)未记下两条细绳的方向应将橡皮条与细绳的结点拉至原来的位置O点(2)如解析图示14.2特别提醒对于验证力的平行四边形定则的实验，要在熟悉实验原理、掌握实验过程的基础上，理解并记忆相关的注意事项，否则就会出现错误用作图法处理实验数据时，重在规范作图,例2(2012浙江理综)在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧测力计(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：用作图法求得该弹簧的劲度系数k_N/m；,考点二,实验原理的进一步理解及数据处理,(2)某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图实4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2.50N，请画出这两个共点力的合力F合；(3)由图得到F合_N.,解析(1)描点用平滑曲线作图如图所示,答案(1)53(2)2.10作图见解析(3)3.3解题感悟本实验的实验原理来源于课本，只是改变了部分实验器材，只要能认真研读本题中的实验步骤和处理本实验的基本方法，不难解答本题,1(2013广州模拟)在“验证力的平行四边形定则”的实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套(如图实5所示)实验中需用两个弹簧测力计分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O.,达标训练技能过关,(1)某同学在做该实验时认为：A拉橡皮条的绳细一些且长一些，实验效果较好B拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行C橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力要适当大些D拉力F1和F2的夹角越大越好其中正确的是_(填入相应的字母)(2)若两个弹簧测力计的读数均为4N，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则_(选填“能”或“不能”)用一个量程为5N的弹簧测力计测量出它们的合力，理由是_,解析(1)为便于确定拉力的方向，绳应细且长一些，实验时应使橡皮条、弹簧测力计、细绳与木板平行，拉力不能太小，故A、B、C正确拉力F1和F2的夹角越大，合力越小，作图时相对误差越大，故D错正确的选项为A、B、C.(2)若两个弹簧测力计的读数均为4N，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则其合力大小为4N5N，故不能用一个量程为5N的弹簧测力计测量出它们的合力答案(1)A、B、C(2)不能(3)量程太小,2某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图实6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为细绳图实6乙是在白纸上根据实验结果画出的图,(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)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(3)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只用一只弹簧测力计，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_解析(1)用一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿AO方向；而根据平行四边形定则作出的合力，由于误差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿AO方向的是F.(2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们的作用效果可以等效替代，故B正确(3)根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是C、E.在C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O.答案(1)F(2)B(3)CEC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”,3(2013九江统考)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5N、最小刻度为0.1N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，如图实7所示这时弹簧测力计的读数可从图中读出,(1)由图实7可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为_N和_N.(2)在方格纸(图实8)上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力,解析(1)弹簧测力计的最小刻度为0.1N，读数时应估读一位，所以读数分别为2.50N和4.00N.(2)取一个小方格的边长表示0.50N，作出两个力及它们的合力如图所示答案(1)2.504.00(2)见解析图,4(2011江苏单科)某同学用如图实9所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向,(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为_N.(2)下列不必要的实验要求是_(请填写选项前对应的字母)A应测量重物M所受的重力B弹簧测力计应在使用前校零C拉线方向应与木板平面平行D改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法,解析(1)由图知弹簧测力计的分度值为0.2N，按“二分之一”估读法可知小数点后保留一位，故读得结果为3.6N.(2)本实验中是利用平衡条件确定两拉力的合力与重物M所受重力等值反向，故A是必要的，因弹簧测力计的零点误差影响到各拉力的测量值，且不能保证各拉力的真实值之比与测量值之比相等，故B也是必要的因只有拉线方向与木板平行时才能保证各力在竖直板上记录的方向与真实方向相同，故C亦是必要的由于本实验中只需测出两拉力的大小和方向以及重物的重力即可验证平行四边形定则，而测力计A的拉力不同时O点的位置就不同，故不可能也没必要使O点静止在同一位置，答案为D.(3)见答案,答案(1)3.6(2)D(3)改变弹簧测力计B拉力的大小减小重物M的质量(或将A更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计B拉力的方向等),