高考物理一轮复习 实验3 验证力的平行四边形定则课件.ppt

必考部分 第二章相互作用 实验三验证力的平行四边形定则 网控基础点读读有底气 重视实验操作提高实验技巧 一 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F1 F2 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F 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 二 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 三 注意事项 1 使用弹簧测力计前 要先观察指针是否指在零刻度处 若指针不在零刻度处 要设法调整指针 使之指在零刻度处 再将两只弹簧测力计的挂钩钩在一起 向相反方向拉 如果两个示数相同方可使用 2 实验中的两个细绳套不要太短 3 在同一次实验中 使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同 4 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60 100 之间为宜 5 在用力拉弹簧测力计时 拉力应沿弹簧测力计的轴线方向 弹簧测力计中弹簧轴线 橡皮条 细绳套应该位于与纸面平行的同一平面内 要防止弹簧测力计卡壳 防止弹簧测力计或橡皮条与纸面有摩擦 6 在同一实验中 画力的图示选定的标度要相同 并且要恰当选定标度 使力的图示稍大一些 四 误差分析1 读数误差弹簧测力计数据在允许的情况下 尽量大一些 读数时眼睛一定要正视 要按有效数字正确读数和记录 2 作图误差 1 结点O的位置和两只弹簧测力计的方向画得不准确 造成作图误差 2 作图比例不恰当 对边不平行等造成作图误差 研细核心点练透实验题 调研1 在 验证力的平行四边形定则 的实验中 某同学的实验情况如图甲所示 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为细绳套 1 图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示 下列说法中正确的是 考点一 实验原理与操作 试题调研 A 图乙中的F是力F1和F2合力的理论值 F 是力F1和F2合力的实验测量值B 图乙中的F 是力F1和F2合力的理论值 F是力F1和F2合力的实验测量值C 在实验中 如果将细绳也换成橡皮条 那么对实验结果没有影响D 在实验中 如果将细绳也换成橡皮条 那么对实验结果有影响 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 在做本实验时 以下操作中错误的是 A 同一次实验过程中 O点位置允许变动B 实验中 弹簧秤必须与木板平行 读数时视线要正对弹簧秤刻度C 实验中 先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程 然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向 把橡皮条另一端拉到O点D 实验中 把橡皮条的另一端拉到O点时 两弹簧秤之间夹角应取90 以便于算出合力的大小 解析 1 理论值是利用平行四边形定则画出的合力 实验值是利用一个弹簧秤时的拉力的值 在本实验中 细绳和橡皮条效果相同 不会对实验结果产生影响 2 本实验采用的是等效替代的方法 利用一个力的作用效果替代两个力的作用效果 从而建立合力和分力的关系 3 在同一次实验中O点的位置是不允许动的 否则会引起误差 做本实验的时候两个弹簧秤要平行于木板且同时拉动 而且两个弹簧秤之间的夹角没有一定的要求 答案 1 BC 2 B 3 ACD 1 本实验的关键是理解实验原理 由于要保证两次操作拉力的效果相同 所以在同一次实验中 结点O的位置不能改变 2 由于要用力的图示作图 所以除了记录结点O的位置之外 还需要记录F1 F2的大小 方向以及F的大小和方向 3 在坐标纸上作图时 需根据坐标纸大小 合理的确定标度 尽量减小由作图及测量带来的误差 名师归纳点题破疑 1 1 某同学在家中尝试 验证平行四边形定则 他找到三条相同的橡皮筋 遵循胡克定律 和若干小重物 以及刻度尺 三角板 铅笔 细绳 白纸 钉子 设计了如下实验 将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A B上 另一端与第三条橡皮筋连接 结点为O 将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物 如图所示 类题练熟 1 为完成该实验 下述操作中必需的是 a 测量细绳的长度b 测量橡皮筋的原长c 测量悬挂重物后橡皮筋的长度d 记录悬挂重物后结点O的位置 2 钉子位置固定 欲利用现有器材 改变条件再次验证 可采用的方法是 答案 1 bcd 2 更换不同的小重物 解析 1 运用等效思想来验证平行四边形定则 即要验证以两力为邻边作平行四边形 其对角线是否和合力相符 本小题中结点受三个力 其中两个力的合力与第三个力等大反向 故先测出各力的大小和方向 然后作出各力的图示 以两边为邻边作平行四边形 如果在实验误差范围内平行四边形的对角线与第三个力等大反向 即可验证 为测量各力的大小 需要记录橡皮筋原长 悬挂重物后的长度以及记录悬挂重物后O点的位置 故应选b c d 2 可以通过改变小重物来改变各力的大小 调研2 2015 常州模拟 李明同学在做 互成角度的两个力的合成 实验时 利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两只弹簧测力计拉力的大小 如图所示 考点二 数据处理与误差分析 试题调研 1 试在图中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示 并用F表示此力 2 有关此实验 下列叙述正确的是 A 两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大B 橡皮筋的拉力是合力 而弹簧测力计的拉力是分力C 两次拉橡皮筋时 需将橡皮筋结点拉到同一位置O 这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同D 若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变 只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可 3 如图所示是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果 其中比较符合实验事实的是 力F 是用一只弹簧测力计拉时的图示 4 在以上实验结果比较符合实验事实的一位同学中 造成误差的主要原因是 至少写出两种情况 解析 1 用平行四边形定则作图 即以F1 F2为两邻边作平行四边形 对角线OF就表示合力F 如答案图 标上箭头表明方向 2 两分力可以同时大于合力 故A正确 结点受三个力作用处于平衡状态 其中两弹簧测力计的拉力的合力与第三个力 橡皮筋的拉力等大反向 是一对平衡力 而橡皮筋的拉力不是合力 故B错 只有保证结点在同一位置才能说明作用效果相同 故C正确 若两个分力的大小变化而方向都不变 则合力必定变化 故D错 3 作图法得到的F必为平行四边形的对角线 单个弹簧测力计的拉力F 一定与橡皮筋共线 故张华的实验比较符合实验事实 4 F2的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左 作图时两虚线分别与F1线和F2线不严格平行 其他合理原因均正确 2 1 2015 武汉模拟 在 验证力的平行四边形定则 实验中 1 部分实验步骤如下 请完成有关内容 A 将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上 另一端绑上两根细线 B 在其中一根细线上挂上5个质量相等的钩码 使橡皮筋拉伸 如图甲所示 记录 C 将步骤B中的钩码取下 分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码 用两光滑硬棒B C使两细线互成角度 如图乙所示 小心调整B C的位置 使 记录 类题练熟 调研3 有同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则 在竖直木板上铺有白纸 固定两个光滑的滑轮A和B 将绳子打一个结点O 每个钩码的重量相等 当系统达到平衡时 根据钩码个数读出三根绳子的拉力TOA TOB和TOC 回答下列问题 1 改变钩码个数 实验能完成的是 A 钩码的个数N1 N2 2 N3 4B 钩码的个数N1 N3 3 N2 4C 钩码的个数N1 N2 N3 4D 钩码的个数N1 3 N2 4 N3 5 考点三 实验改进与创新 试题调研 2 在拆下钩码和绳子前 最重要的一个步骤是 A 标记结点O的位置 并记录OA OB OC三段绳子的方向B 量出OA OB OC三段绳子的长度C 用量角器量出三段绳子之间的夹角D 用天平测出钩码的质量 3 在作图时 你认为图中 填 甲 或 乙 是正确的 本实验创新一般围绕实验原理展开 1 器材创新 本题中没有使用弹簧秤 也没有使用橡皮条 而是用三根细绳及钩码完成实验 2 原理创新 本实验是应用三力平衡来验证平行四边形定则 即任意两个力的合力和第三个力等大反向 所以需记录三个力的大小和方向以及O点的位置即可验证平行四边形定则 3 本实验的优点是操作简单 容易记录数据 缺点是比较结果时不直观 以及滑轮和绳子间的摩擦带来误差 名师归纳点题破疑 3 1 2015 合肥质检 某同学尝试用橡皮筋等器材验证力的平行四边形定则 他找到两条相同的橡皮筋 遵循胡克定律 和若干小重物 以及刻度尺 三角板 铅笔 细绳 白纸 钉子 设计了如下实验 将两条橡皮筋的一端与细绳连接 细绳下挂一重物 两橡皮筋的另一端也都连有细绳 实验时 先将两条橡皮筋的一端的细绳固定在墙上的钉子A上 其中一条橡皮筋任其下垂 如图甲所示 将另一条橡皮筋的另一端的细绳也固定在墙上的钉子B上 如图乙所示 类题练熟 1 为完成实验 下述操作中必需的是 a 两橡皮筋的另一端连接的细绳a b长度要相同b 要测量橡皮筋的原长c 要测量图甲和图乙中橡皮筋的长度d 要记录图甲中结点O的位置及过结点O的竖直方向e 要记录图乙中结点O 的位置及过结点O 的竖直方向 2 对该实验 两条相同的橡皮筋 的要求的理解正确的是 a 橡皮筋的材料和原长相同即可b 橡皮筋的材料和粗细相同即可c 橡皮筋的材料 原长和粗细均要相同 解析 1 首先应明确该实验的实验原理 即用橡皮筋的伸长量来表示弹力的大小 所以实验中一定要测橡皮筋的长度 而没必要关心细绳a b的长度 b和c是需要的 为了确保力的合成的等效性 悬挂重物后结点O的位置必须相同 且是图乙中的 而不能是图甲中的 e是必需的 2 为了能用橡皮筋的伸长量表示弹力大小 满足F kx 应让k值相同 即橡皮筋的材料 粗细 原长均要相同 c正确