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.ppt

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F2 O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 B 2 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 0N 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 0N 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C F1 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 0 2 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 CE 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 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 2 504 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F C 将一根大约30cm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 6 6 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 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 50N 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