高中物理 第5章 实验 验证平行四边形定则课件 鲁科版必修1.ppt

第5章 实验 实验理论指导 典题案列导析 知能演练提升 题型一 题型二 题型三 一 实验目的 1 学会用弹簧秤和细线测量力的大小和方向 2 验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则 二 实验原理 使一个力f 的作用效果和两个力f1 f2的作用效果相同 都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到某点 所以一个力f 就是这两个力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f和f 的大小和方向是否相同 三 实验器材方木板 白纸 弹簧测力计 两只 橡皮条 细绳套 三角板 刻度尺 图钉 若干 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 互成角度地拉像皮条 使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置o 如图实 1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 图实 1 5 改变两弹簧测力计拉力的大小和方向 再重做两次实验 五 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这只弹簧测力计的拉力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 六 注意事项 1 弹簧测力计在使用前应将其水平放置 然后检查 校正零点 将两弹簧测力计互相钩着水平拉伸 选择两只读数完全一致的弹簧测力计使用 2 施加拉力时要沿弹簧测力计轴线方向 应尽量位于与纸面平行的同一平面内 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 用两个弹簧秤钩住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60 100 之间为宜 5 a点应选在靠近木板上边中点为宜 以使o点能确定在纸的上侧 结点o的定位要力求准确 同一次实验中橡皮条拉长后的结点位置o必须保持不变 6 画力的图示时应选择适当的标度 尽量使图画得大一些 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 七 误差分析1 读数误差减小读数误差的方法 弹簧秤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 作图误差减少作图误差的方法 作图时两力的对边一定平行 两个分力f1 f2间的夹角越大 用平行四边形作出的合力f的误差 f就越大 所以实验中不要把f1 f2间的夹角取得太大 例1 1 在做 验证平行四边形定则 实验中 若由于f1的误差使f1与f2的合力f方向略向左偏 如图实 2所示 但f大小等于f 引起这一结果的原因可能是f1的大小比真实值偏 f1的方向与f2的夹角比真实值偏 图实 2 2 在做 验证平行四边形定则 实验中 橡皮条的一端固定在木板上 用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一确定的o点 以下操作中正确的是 a 同一次实验过程中 o点的位置允许变动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 然后只需调节另一只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 两弹簧秤之间的夹角应取90 以便于计算合力的大小 解析 1 作图分析 根据平行四边形的数学关系容易分析 2 实验过程中 o点的位置不允许变动 否则实验就无法保证成功率 a错误 为减小误差 实验中弹簧秤要与木板平行 读数时视线要正对弹簧秤刻度 b正确 实验时一般不要将弹簧秤拉到最大量程 为减小误差 不要将两个弹簧秤的拉力悬殊过大 c错误 本实验原理是利用作图法 验证力的平行四边形定则 合力的大小并非计算出来的 所以根本谈不上弹簧秤之间的夹角取90 的问题 d错误 答案 1 大大 2 b 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 分度值为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 如图实 3所示 这时弹簧测力计的读数可从图中读出 图实 3 1 由图实 3可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为 n和 n 只需读到0 1n 2 在图实 4的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力 图实 4 解析 从题图中知 弹簧测力计的分度值为0 1n 因此竖直向下的弹簧测力计读数为2 5n 水平向右的弹簧测力计读数为4 0n 因为读数2 5n 4 0n均是0 5n的整数倍 因此 选方格纸中一个小方格的边长表示0 5n 应用平行四边形定则 即可画出两个力以及它们的合力 如图所示 答案 1 2 54 0 2 见解析图 例3 有同学利用如图实 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 toc 回答下列问题 图实 5 1 改变钩码个数 实验不能完成的是 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 4 n2 3 n3 5 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 解析 1 假设每个钩码的重量为g 则根据钩码的个数即可表示出三根绳子的拉力toa tob和toc 其中toa tob代表两个分力 toc代表合力 根据平行四边形定则 该实验中的合力与分力的关系必须满足