资源描述
,第二章 相互作用,实验三 验证力的平行四边形定则,一、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培养应用作图法处理实验数据和得出结论的能力 二、实验原理 互成角度的两个力F1、F2与另外一个力 F产 生 相 同 的 效果，看F1、F2用平行四边形定则求出的合力F与F在实验误差允许范围内是否相等 三、实验器材 木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺,四、实验步骤 1用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上 2用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套 3用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成 角 度地 拉橡皮条，使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置O，如 图 所示，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及 此时两细绳的方向,4只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向 5改变两弹簧测力计拉力的大小和方向,再重做两次实验,一、数据处理 1用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力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方向作出实验步骤4中弹簧测力计的拉力F的图示 3比较F与F是否完全重合或几乎完全重合，从而验证平行四边形定则,二、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，读数相同 2在同一次实验中，使橡皮条拉长时，结点O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实验时弹簧测力计应与木板平行，读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度，在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下，拉力的数值尽量大些 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,三、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 3两分力F1、F2间的夹角越大，用平行四边形定则作图得出的合力F的误差F也越大,考点一 实验操作及实验原理,考点二 数据处理及误差分析,考点一 实验操作及实验原理,某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳图乙是在白纸上根据实验结果画出的图,(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；,F,B,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_,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”,解析 (1)由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.,(2014高考江苏卷)小明通过实验验证力的平行四边形定则,考点二 数据处理及误差分析,(2)仔细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果他用弹簧测力计先后两次 将橡皮筋拉伸到相同长度， 发现读数不相同，于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响 实验装置如图乙所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板 上，橡皮筋的上端固定于 O 点，下端 N 挂一重物. 用与白纸平行的水平力缓慢地移动 N，在白纸上记录下N 的轨迹. 重复上述过程，再次记录下 N 的轨迹,两次实验记录的轨迹如图丙所示. 过 O 点作一条直线与轨迹交于 a、b 两点， 则实验中橡皮筋分别被拉伸到 a 和 b 时所受拉力 Fa、Fb 的大小关系为_.,FaFb,(3)根据(2)中的实验，可以得出的实验结果有哪些_ (填写选项前的字母) A橡皮筋的长度与受到的拉力成正比 B两次受到的拉力相同时，橡皮筋第 2 次的长度较长 C两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第 2 次受到的拉力较大 D两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大 (4)根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项,BD,解析 (2)以重物为研究对象，进行受力分析重物受到重力、水平向右的拉力和橡皮筋的拉力，重物处于静止状态的合力为零，因橡皮筋的拉力方向相同，故橡皮筋的拉力相等 (3)橡皮筋的形变量和所受到的力有关，选项A错误；从图上看，第二次运动轨迹远离O点，橡皮筋第2次的形变量大，B正确；两次拉伸到相同长度，第二次对应的力小，选项C错误；拉力越大，由题图丙可得橡皮筋两次的长度差越大，故选项D正确 (4)注意选取橡皮筋的技巧：一要新；二要弹性好；三不要超过弹性限度故拉力不应该太大；橡皮筋不能太长；选用弹性较好的橡皮筋,答案 (1)如图(F合4.64.9 N都算对) (4)橡皮筋拉伸不宜过长；选用新橡皮筋(或：拉力不宜过大；选用弹性好的橡皮筋；换用弹性好的弹簧),2016年高考命题对本实验可能从以下角度改进： 1在水平面内改为在竖直平面内做实验，拉橡皮筋改为悬挂重物，可避免橡皮筋弹性变化带来的误差 2弹簧测力计用力传感器取代，可避免摩擦的影响，使读数更方便、精确,某同学用如图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 的实验要求是_ 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 答案见解析,3.6,D,解析 (1)弹簧测力计的最小刻度为0.2 N，所以A的读数为3.6 N. (2)根据三力平衡的特点可知，弹簧测力计A、B的拉力的合力与重物M的重力等值反向，故A项是必要的弹簧测力计的零点误差影响各拉力的测量值，所以使用前需校零，B项是必要的只有拉线方向与木板平面平行，才能保证所研究的各力在同一平面内，C项也是必要的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，故没必要使O点静止在同一位置，答案为D.,(3)弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，说明拉弹簧测力计A的力大了，可行的解决方法有：改变弹簧测力计B拉力的大小或方向；减小重物M的质量(或将A更换成较大量程的弹簧测力计),点评 本实验利用了三力平衡的特点 来验证力的 平 行四边形定则，实验时没有必要每次都使O点静止在同一位置，只要整个装置处于稳定状态即可，使操作更方便,
展开阅读全文