高考物理一轮复习 2.5实验：验证力的平行四边形定则课件.ppt

第五讲实验 验证力的平行四边形定则 回扣教材夯实基础落实考点 基础自主温故 一 实验目的1 学会用和细绳测出力的大小和方向 2 运用力的图示法验证互成角度的两个共点力合成时遵循定则 弹簧测力计 平行四边形 二 实验原理使一个力f 的作用效果和两个力f1 f2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸到同一点 所以一个力f 就是两个力f1和f2的合力 作出f 的图示 如图所示 根据平行四边形定则作出f1和f2的合力f的图示 比较f和f 的大小和方向 若在误差允许范围内相同 则验证了力的平行四边形定则 是否相同 三 实验器材方木板 白纸 弹簧测力计 两个 刻度尺 三角板 图钉 细绳套 两个 铅笔等 四 实验步骤1 在水平桌面上平放一块方木板 在方木板上铺一张白纸 用图钉把白纸固定在方木板上 2 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 细绳的另一端各系上细绳套 橡皮条 3 用两个弹簧测力计分别钩住细绳套 互成角度地拉橡皮条 将结点拉到某一位置o 如图所示 4 用铅笔描下o点的位置和两条细绳的方向 读出并记录两个弹簧测力计的示数 5 用铅笔和刻度尺在白纸上从o点沿两条细绳的方向画直线 按一定的标度作出两个力f1和f2的图示 并以f1和f2为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形 过o点的平行四边形的对角线即为合力f 6 只用一个弹簧测力计 通过细绳把橡皮条的结点拉到同样的位置o 读出并记录弹簧测力计的示数 记下细绳的方向 按同一标度用刻度尺从o点作出这个力f 的图示 7 比较f 与用平行四边形定则求出的合力f的大小和方向 看它们在实验误差允许的范围内是否相等 8 改变f1和f2的大小和方向 再做两次实验 考点深析拓展延伸详讲精练 考点探究讲练 一 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 再将两个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 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 5 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 二 误差分析1 用两个弹簧测力计拉橡皮条时 橡皮条 细绳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拉力的方向画得不准确 造成作图误差 3 两个分力f1 f2的夹角越大 用平行四边形定则作图得出的合力f的误差越大 对实验造成误差 4 作图时比例不恰当 不准确等造成作图误差 三 实验改进1 本实验也可以用一个弹簧测力计完成实验 具体操作如下 1 把两条细绳中的一条细绳与弹簧测力计连接 另一条细绳用手直接拉住 然后同时拉这两条细绳 使结点至o点 记下两条绳拉力的方向和弹簧测力计的示数f1 2 放回橡皮条后 将弹簧测力计连接到另一个绳上 用手同时拉这两条细绳 使结点到达o点 并使两条细绳位于原来记录的方向上 读出弹簧测力计的示数f2 其他步骤与提供两个弹簧测力计相同 这种操作的优点是能减少因两个弹簧测力计的不同而带来的误差 但实验过于繁琐 2 本实验在实际教学中 发现学生很难做到弹簧测力计的拉力在同一平面内 致使实验出现误差 为了防止这种情况出现 可以在竖直平面内进行实验 这样比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 某同学做 验证力的平行四边形定则 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 图乙是在白纸上根据实验结果画出的图 例1 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 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 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 只用一只弹簧测力计 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 思路指导 1 当用一个弹力拉橡皮条使结点到o时 拉力的方向一定与橡皮条的方向在同一直线上 2 一个力与两个力产生了相同的效果 则这一个力就是那两个力的合力 合力与分力产生了相同的作用效果 3 在实验中不仅要记录弹簧测力计的示数 还要记录拉力的方向 两个弹簧测力计拉绳套使结点到o点 用一个弹簧测力计拉绳套 将结点也要拉到o点 这样两次产生的效果才相同 解析 1 由于一个弹簧测力计拉橡皮条至o点的拉力一定沿ao方向上 而根据平行四边形定则作出的合力 由于存在误差 不一定沿ao方向 故一定沿ao方向的是f 2 一个力的作用效果与两个力的作用效果相同 它们的作用效果可以等效替代 故选项b正确 3 根据 验证力的平行四边形定则 实验的操作规程可知 有重要遗漏的步骤的序号是c e 在步骤c中未记录两条细绳拉力的方向 步骤e中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置o 答案 1 f 2 b 3 ce c中应加上记录两条细绳的方向e中应说明 把橡皮条的结点拉到同一位置o 在探究求合力的方法时 先将橡皮条的一端固定在水平木板上 另一端系上带有绳套的两根细绳 实验时 需要两次拉伸橡皮条 一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条 另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条 1 实验对两次拉伸橡皮条的要求中 下列哪些说法是正确的 填字母代号 a 将橡皮条拉伸相同长度即可b 将橡皮条沿相同方向拉到相同长度c 将弹簧秤都拉伸到相同刻度d 将橡皮条和绳的结点拉到相同位置 变式训练1 2 同学们在操作过程中有如下议论 其中对减小实验误差有益的说法是 填字母代号 a 两细绳必须等长b 弹簧秤 细绳 橡皮条都应与木板平行c 用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大d 拉橡皮条的细绳要长些 标记同一细绳方向的两点要远些 解析 1 本实验利用等效法 一个力f 作用效果和两力f1 f2的作用效果都是让同一条橡皮条伸长到同一点 这要求将橡皮条和绳的结点拉到相同位置 即橡皮条沿相同方向拉到相同的长度 故选项b d正确 选项a c都未限制方向 无法保证效果相同 2 若验证一个力f 是否为f1 f2的合力时 必须作出各力的图示 则应记录力的三要素 作用点 大小 方向 细绳应适当长一些 标记同一细绳方向的两点要远些 便于确定力的方向 减小偏差 但没有必要两绳必须等长 故选项a错误 选项d正确 为了避免弹簧秤的外壳与弹簧秤的限位孔之间有摩擦 确保弹簧秤 细绳 橡皮条都应与木板平行 并使细绳与弹簧秤的轴线在同一直线上 故选项b正确 在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下 拉力的数值尽量大些 可减小相对误差 但没有必要拉力之差尽可能大 故选项c错误 答案 1 bd 2 bd 在 探究求合力的方法 实验中 现有木板 白纸 图钉 橡皮筋 细绳套和一把弹簧秤 1 为完成实验 某同学另找来一根弹簧 先测量其劲度系数 得到的实验数据如表 用作图法求得该弹簧的劲度系数k n m 例2 2 某次实验中 弹簧秤的指针位置如图所示 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 3 由图得到f合 n 2 弹簧秤的读数为2 10n 利用作图法作出合力的图示 如图所示 3 由 2 中图示可得f合 3 3n 答案 1 53 2 2 10图见解析 3 3 3 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