实验3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 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通过验证力的平行四边形定则，培养学生用图象 法处理实验数据，并得出结论的能力 二、实验原理：掌握 使F的作用效果以及F1和F2的作用效果都是使橡皮条 伸长到某点，所以F为F1和F2的合力，作出F的图示，再 根据平行四边形定则作出F1和F2的合力F的图示，比较F、 F在实验误差允许的范围内是否大小相等方向相同 三、实验器材：【记住步骤，可不记】 方木板一块，白纸，弹簧秤两个，橡皮条，细绳套两 个，三角板，刻度尺，图钉几个，铅笔 四、实验步骤：【牢记】 图1 1如图1所示，在桌上平放一块方木板，在方木板上 铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上 2用图钉图钉 把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮 条的另一端挂上两条细绳细绳 ，细绳细绳 的另一端系着绳绳套 3用两个弹弹簧秤分别钩别钩 住绳绳套，互成角度地拉橡皮 条，使橡皮条伸长长，结结点到达某一位置O. 4用铅铅笔记记下O点的位置和两条细绳细绳 的方向，读读出 并记录记录 两个弹弹簧秤的示数 5用铅铅笔和刻度尺在白纸纸上从O点沿着两条细绳细绳 的 方向画直线线，按着一定的标标度作出两个力F1和F2的图图示， 用平行四边边形定则则求出合力F. 6只用一个弹弹簧秤，通过细绳过细绳 把橡皮条的结结点拉到 同样样位置O，读读出并记录弹记录弹 簧秤的示数，记记下细绳细绳 的方向 ，按同一标标度作出这这个力F的图图示 7比较较力F与合力F的大小和方向，看它们们在实验实验 误误差允许许的范围围内是否相等 8改变变两个分力的大小和夹夹角，再做两次实验实验 五、注意事项：【重点】 1两只弹簧秤在使用前应检查、校正零点，检查量 程和最小刻度单位，将两弹簧秤钩好后对拉，若两只弹簧 秤在拉的过程中，读数相同，则可选用，若不同，应另换 ，直至相同为止使用弹簧秤时应与板面平行 2实验过程中，在使用弹簧秤的时候，要注意使弹 簧秤与木板平面平行 3选用的橡皮条应富有弹性，能发生弹性形变，同 一次实验中，橡皮条拉长后的结点O的位置必须保持不变 4在满满足合力不超过弹过弹 簧秤量程及橡皮条形变变不超 过弹过弹 性限度的条件下，应应使拉力尽量大一些，以减小误误差 5画力的图图示时时，应选应选 定恰当的单单位长长度作为标为标 度 ；作力的合成图时图时 ，应应尽量将图图画得大一些，但也不要太 大而画出纸纸外，要严严格按力的图图示要求和几何作图图法作出 合力 6由作图图法得到的F和实际测实际测 量得到的F不可能完 全符合，但在误误差允许许范围围内可以认为认为 F与F符合即可 解题技巧 一、关于数据的记录 二、实验误差的来源与分析 三、实验结论的得出 一、关于数据的记录 技法讲解 本实验中先用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度 地拉橡皮条将结点拉到某一位置O，应记录此时两弹簧 秤的读数及两条细绳套的方向，并用铅笔描下O点的位 置最后只用一只弹簧秤钩住细绳套，把橡皮条的结点 拉到同样的位置O，记下弹簧秤的读数F，和细绳的方向 . 本实验成败的关键就是前后两次都要把结点拉到同一 位置，并记好弹簧秤读数及细绳套的方向. 二、实验误差的来源与分析 技法讲解 本实验的主要误差来源于读数、作图，此外还有弹簧 秤本身的误差，因此，首先应检查弹簧秤的 零刻线是否准确在实验中拉细绳时必须保持弹簧秤 与板面平行，读数时眼睛一定要正对刻线，按有效数字 记录示数，作图时要准确，两个分力F1、F2间夹角不 能太大或太小，要按实验的要求进行操作、读数、作图 ，即使存在误差，也是正常的，不能用数据拼凑使实验 非常完美，也不能只用特殊角度而不管其一般性. 三、实验结论的得出 技法讲解 本实验是通过力的图示法作出两个分力F1、F2，然后 用几何方法作出对角线作为两个分力的合力F；作出F1 与F2的等效力F,比较F、F，看在误差允许的范围内大 小方向是否相同，验证力的平行四边形定则.作图时，要 选择恰当的标度，作的图适当大一些便于观察. 题题型一 实验实验 操作和原理应应用 例1 在做“互成角度的两个力的合力”实验时实验时 ，橡 皮条的一端固定在木板上，用两个弹弹簧测测力计计把橡皮条的 另一端拉到某一确定的O点，以下操作错误错误 的是 ( ) A同一次实验过实验过 程中，O点位置允许变动许变动 B实验实验 中，弹弹簧测测力计计必须须保持与木板平行，读读数 时视线时视线 要正对弹对弹 簧测测力计计的刻度 C实验实验 中，先将其中一个弹弹簧测测力计计沿某一方向拉 到最大量程，然后只需调节调节 另一个弹弹簧测测力计计拉力的大小 和方向，把橡皮条另一端拉到O点 D实验实验 中，把橡皮条的另一端拉到O点时时，两个弹弹 簧测测力计计之间夹间夹 角应应取90，以便于算出合力的大小 解析 实验中有严格的要求：(1)结点O不允许移动 (2)弹簧测力计不要达到最大量程，因为一个达到最大 ，另一个将不好调整 (3)两个弹簧测力计的拉力夹角不易过大，也不易过小 ，取90也可以，并不是必须取90.【记住结论】 答案 ACD 如图图2所示是甲、乙两位同学在“验证验证 力的平行四边边 形定则则”的实验实验 中所得到的实验结实验结 果，若用F表示两个分 力F1、F2的合力，用F表示F1和F2的等效力，则则可以判断 _(填“甲”或“乙”)同学的实验结实验结 果是尊重事实实 的 图图2 解析：由题设可知，F为F1和F2的合力，通过平行四 边形定则所得，而F是F1和F2的等效力，即用一只弹簧测 力计拉橡皮条时的拉力，显然F的方向应在细线的方向上 因甲同学F的方向与细绳在同一直线上，故甲同学是尊 重事实的 本题解答的焦点在F的方向的确定上两位同学的实 验结果都有误差，这是正常的，但乙同学很明显在F的方 向的确定上违背了实验的要求，作图是错误的 答案：甲 1在验证验证 力的平行四边边形定则则的实验实验 中，下列哪些 方法可减小实验误实验误 差 ( ) A两个分力F1、F2间间的夹夹角要尽量大些 B两个分力F1、F2的大小要适当大些 C拉橡皮条的细绳细绳 要稍长长一些 D实验实验 中，弹弹簧秤必须须与木板平行，读读数时视线时视线 要 正对弹对弹 簧秤刻度 解析：1如果两个分力F1、F2的大小适当大些，则两 个分力测量的相对误差就会小一些，结果就会准确一些2 拉橡皮条的细绳稍长一些，则画出的力的方向就准确些， 误差就小些3实验中，弹簧秤与木板平行，读数时视线正 对弹簧秤刻度，可以减小测量力时的误差【记住结论】 答案：BCD 图图3 2如图图3所示，在“共点力合成”实验实验 中，橡皮筋一 端固定于P点，另一端连连接两个弹弹簧秤，分别别用力F1与F2 拉两个弹弹簧秤，使这这端拉至O点，若要这这端始终终位于O点 ，但使F2大小不变变地沿顺时针转过顺时针转过 某一小角度，相应应地使 F1的大小及图图中角作以下的哪些变变化是可能的 ( ) A增大F1的同时时增大角 B增大F1的同时时保持角不变变 C增大F1的同时时减小角 D减小F1的同时时减小角 解析：若要这端始终位于O点，就是要求F1、F2的合 力不变，本题可以将各选项一一画图验证，得到ABC正确 答案：ABC 图图4 3.在“研究两个共点力合成”的实验实验 中，假如作用于 同一点的两个分力在保持大小不变变的条件下完成共点力合 成实验实验 ，由实验实验 数据得到如图图4所示合力F与两分力F1、F2 间夹间夹 角的关系图线图线 ，则则有F1_，F2_. 答案：30 N 40 N 4.(2010.江苏盐苏盐 城模拟拟)某同学做“验证验证 力的平行四边边 形定则则”实验实验 中，主要步骤骤是 ( ) A在桌上放一块块方木板，在方木板上铺铺一张张白纸纸， 用图钉图钉 把白纸钉纸钉 在方木板上； B用图钉图钉 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 ，细绳细绳 的另一端系着绳绳套； C用两个弹弹簧秤分别钩别钩 住绳绳套，互成角度地拉橡皮 条，使橡皮条拉长长，结结点到达某一位置O，记录记录 下O点的 位置，读读出两个弹弹簧秤的示数； D按选选好的标标度，用铅铅笔和刻度尺作出两只弹弹簧秤 的拉力F1和F2的图图示，并用平行四边边形定则则求出合力F； E只用一只弹弹簧秤，通过细绳过细绳 套拉橡皮条使其伸长长 ，读读出弹弹簧秤的示数，记记下细绳细绳 的方向，按同一标标度作出 这这个力F的图图示； F比较较力F和F的大小和方向，看它们们是否相同，得 出结论结论 上述步骤骤中：有重要遗遗漏的步骤骤的序号是_ 和_； 遗遗漏的内容分别别是_和_。 答案：C E 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了O位置 5某同学在做“验证验证 力的平行四边边形定则则”实验时实验时 ，利用坐标纸记标纸记 下了橡皮绳绳的结结点位置O，以及两个弹弹簧 测测力计计拉力的大小和方向，如图图5所示(1)试试在图图中作出 无实验误实验误 差情况下橡皮绳绳此时时的拉力示意图图，并用F3表示 该该力 图图5 (2)有关此实验实验 ，下列叙述正确的有 ( ) A两个弹弹簧测测力计计的拉力可以同时时比橡皮绳绳的拉力 大 B橡皮绳绳的拉力是合力，两个弹弹簧测测力计计的拉力为为 分力 C两次拉橡皮绳时绳时 ，需将橡皮绳结绳结 点拉到同一位置 O，这样这样 做的目的是保证证两次弹弹簧测测力计计拉力的效果相同 D若只增大某一个弹弹簧测测力计计的拉力大小而要保证证 橡皮绳结绳结 点的位置不变变，只需调调整另一个弹弹簧测测力计计拉力 的大小即可 解析：注意实线与虚线，并且要体现作图的过程，即 必须先画出F1，F2的合力F，然后再由平衡条件画出F3. 答案：(1)如图6所示 (2)AC 图图6 6将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳细绳 ，每根细绳细绳 分别连别连 着一个量程为为5 N、最小刻度