2019版高考物理一轮复习 实验三 验证力的平行四边形定则课件.ppt

实验三：验证力的平行四边形定则,1.实验目的：验证力的平行四边形定则.2.实验器材：方木板、白纸、弹簧测力计(两个)、_、图钉、_、细绳套(两个)、铅笔等.,刻度尺,橡皮条,F,F,3.实验原理：等效思想.使一个力F的作用效果和两个力F1和F2的作用效果相同，就是使同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点O，即伸长量相同，所以F为F1和F2的合力，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_、_在实验误差允许的范围内是否大小相等、方向相同.,4.实验步骤,(1)把橡皮条的一端固定在板上的A点.,(2)用两条细绳结在橡皮条的另一端(即结点)，通过细绳用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮条，橡皮条伸长，使结点伸长到O点(如图S3-1所示).,图S3-1,(3)用铅笔记下_点的位置，画下_的方,向，并记下两个弹簧测力计的读数F1、F2.,两条细绳,(4)在纸上按比例作出两个力F1、F2的图示，用_,_求出合力F.,平行四边,(5)只用一个弹簧测力计，通过细绳把橡皮条上的结点拉到同样的位置O点，记下弹簧测力计的读数和细绳的方向，按同样的比例作出这个力F的图示，比较F与用平行四边形定则求得的合力F的大小是否相等、方向是否相同.(6)改变F1和F2的夹角和大小，再做两次实验.,O,形定则,5.注意事项,(1)位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位,置一定要相同.,(2)角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60100之间为宜.,(3)在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量,大一些.细绳套应适当长一些，便于确定力的方向.,(4)统一标度：在同一次实验中，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.,6.误差分析,(1)误差来源：除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、,作图误差等.,(2)减小误差的办法,实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度，,要按有效数字和弹簧测力计的精度正确读数和记录.,作图时用刻度尺借助于三角板，使表示两力的对边一定,要平行.,7.实验改进,本实验在实际操作中，发现很难做到弹簧测力计的拉力方向在水平面上，致使作图法获得的合力F与用一个弹簧测力计拉结点在同一位置O时的力F误差较大，为防止这种情况的出现，可以在水平面内进行该实验，这样就较容易控制弹簧测力计的拉力在同一平面内.当然也可以用专门的验证力的平行四边形定则的实验仪器进行实验.,考点1,对实验原理及实验操作的考查,【典题1】(2015年安徽卷)在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在木板上一点，两个细绳套系在橡皮条的另一端，用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使得橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图S3-2所示，请将以下的实验操作和处理补充完整.,图S3-2,(1)用铅笔描下结点位置，记为O.,(2)记录两个弹簧测力计的示数F1和F2，沿每条细绳的方向用铅笔分别描出几个点，用刻度尺把相应的点连成线.(3)只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O，记录测力计的示数F3，_.,(4)按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F3.(5)根据力的平行四边形定则作出F1、F2的合力F.,(6)比较_的一致程度，若有较大差异，对,其原因进行分析，并作出相应的改进后再进行试验.,解析：(3)需要记录拉力的方向.(6)应该比较用平行四边形定,则作出的合力F和实际值F3的大小和方向是否一样.答案：(3)沿此时细绳的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺,把这些点连成直线,(6)F和F3,方法技巧：实验操作记忆口诀：结点位置O确定，两绳夹角要适中.力秤木板要平行，眼睛读数垂直秤.细绳套应适当长，铅笔两点定方向.画力标度要适当，不然误差要粗放.,考点2,对实验过程及数据处理的考查,【典题2】(2017年新课标卷)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1mm)的纸贴在水平桌面上，如图S3-3甲所示.将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长.(1)用一个弹簧测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出.测力计的示数如图乙所示，F的大小为_N.,(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点.此时观察到两个拉力分别沿图甲中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F14.2N和F25.6N.,用5mm长度的线段表示1N的力，以O为作用点，在图甲中画出力F1、F2的图示，然后按平形四边形定则画出它们的合力F合.,甲,乙,图S3-3F合的大小为_N，F合与拉力F的夹角的正切值为_.若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则.,解析：(1)由图可知，F的大小为4.0N.(2)作用F1、F2的图示，作出合力F合，F合长为20mm，所以F合大小为4.0N，结合图象并根据数学几何关系知，F合与拉力F的夹角的正切值为0.05.图D14,答案：(1)4.0(2)如图D14所示.,4.00.05,1.实验原理的创新：根据共点力平衡的条件，任意两个力,的合力必与第三个力等大反向，得到两个力的合力.,2.力测量的创新：(1)根据胡克定律，橡皮筋的弹力可近似认为与其伸长量成正比，将力的测量转化为伸长量的测量；(2)根据平衡条件得到合力与分力的大小.,【典题3】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，结点为O，细绳下挂一重物，两橡皮筋的另一端也都连有细绳.实验时，先将一条橡皮筋的另一端的细绳固定在墙上的钉子A上，另一条橡皮筋任其下垂，如图S3-4甲所示；再将另一条橡皮筋的另一端的细绳固定在墙上的钉子B上，如图乙所示.,图S3-4,(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)首先应明白该实验的实验原理，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，选项b和c中的操作是需要的，为了确保力的合成的等效性，需要记录题图乙中结点O的位置及过结点O的竖直方向，选项e中的操作是必需的.(2)为了能用橡皮筋的伸长量表示弹力大小，满足Fkx，应让k值相同，即橡皮筋的材料、粗细、原长均要相同，选项c正确.,答案：(1)bce,(2)c,方法技巧：对于创新性的实验设计，只要把握住实验的原理，就是看实际的合力与作图法作出的合力在误差允许的范围内是否相同即可.,【典题4】(2017年高考押题卷)有同学利用如图S3-5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，每个钩码的质量相等，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N1N22，N34B.钩码的个数N1N33，N24C.钩码的个数N1N2N34,D.钩码的个数，N13，N24，N35,(2)在拆下钩码和绳子前，应该做好三个方面的记录：_；_；_.,图S3-5,解析：(1)对O点受力分析如图D15所示，OA、OB和OC分别表示三个力的大小，由于三个共点力处于平衡，所以OC等于OD.因此三个力的大小构成一个三角形.A项以钩码的个数表示力的大小，则不能构成三角形，故A不正确.B项以钩码的个数表示力的大小，则三力为边构成等腰三角形，故B正确.C项以钩码的个数表示力的大小，则三力为边构成等