高考物理总复习 实验3 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 一 实验目的验证力的平行四边形定则 二 实验原理一个力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长到同一点 所以力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 的大小和方向是否都相同 若相同 则说明互成角度的两个力合成时遵循平行四边形定则 三 实验器材方木板 白纸 弹簧测力计 两只 橡皮条 细绳套 两个 三角板 刻度尺 图钉 几个 细芯铅笔 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 五 数据处理1 用铅笔和刻度尺从结点o沿两细绳套方向画直线 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只用一只弹簧测力计时的拉力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 误差分析1 读数误差减小读数误差的方法 选择相同的弹簧测力计并调整好零刻度 弹簧测力计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 作图误差减小作图误差的方法 作图时要画准结点o的位置和两个测力计的方向 两个分力f1 f2间的夹角越大 用平行四边形定则作出的合力f的误差 f就越大 所以实验时不要把f1 f2间的夹角取得太大 作图比例要恰当 七 注意事项1 在同一次实验中 使橡皮条拉长时 结点o位置一定要相同 2 用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时 夹角不宜太大也不宜太小 在60 90 之间为宜 3 读数时应注意使弹簧测力计与木板平行 并使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条直线上 避免弹簧测力计的外壳和弹簧测力计的限位孔之间有摩擦 读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度 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 4 细绳套应适当长一些 便于确定力的方向 不要直接沿细绳套的方向画直线 应在细绳套末端用铅笔画一个点 去掉细绳套后 再将所标点与o点连接 即可确定力的方向 5 在同一次实验中 画力的图示所选定的标度要相同 并且要恰当选取标度 使所作力的图示稍大一些 例1 2015 荔湾区模拟 在 验证力的平行四边形定则 实验中 如图2甲用两个弹簧测力计分别钩住细绳套 互成角度地拉橡皮条 使橡皮条与细绳套的结点伸长到某一位置o点 1 必须记录的是 a 橡皮条固定端的位置b 描下o点位置和两条细绳套的方向c 橡皮条伸长后的总长度d 两个弹簧测力计的读数 2 在该实验中 两个弹簧测力计和一个弹簧测力计的作用效果相同 这里作用效果是指 a 弹簧测力计的弹簧被拉长b 固定橡皮条的图钉受拉力产生形变c 细绳套受拉力产生形变d 使橡皮条在某一方向上伸长到某一长度 3 做实验时 根据测量结果在白纸上画出如图2乙所示的图 其中o为橡皮条与细绳套的结点 图中的 是f1和f2的合力的理论值 是f1和f2的合力的实际测量值 解析 1 先用两个绳套将结点拉到o点 记下两条绳的方向和两个分力的大小 再求出其合力大小 然后与一个弹簧拉橡皮筋时的拉力大小进行比较 最后得出结论 故需要记录的是两弹力的大小和方向即两细绳的方向 故ac错误 bd正确 2 在 探究力的平行四边形定则 的实验中 采用了 等效法 即要求两次拉橡皮筋到同一点o 从而是橡皮筋产生的形变大小和方向都相同 故abc错误 d正确 3 合成的理论是平行四边形定则 故合力的理论值为f 合力的实际值应通过实验直接测量 不需要用平行四边形定则理论 故实际值为f 1 为完成该实验 下述操作中不需要的是 a 测量细绳的长度b 测量橡皮筋的原长c 测量悬挂重物后橡皮筋的长度d 记录悬挂重物后结点o的位置 2 钉子位置固定 欲利用现有器材 改变条件再次验证 可采用的方法是 解析 1 用橡皮筋验证平行四边形定则需要测量的是三条橡皮筋的伸长量及其拉伸的方向 与细绳的长度无关 故上述操作中a不需要 b和c是需要的 为了确保力的合成的等效性 悬挂重物后结点o的位置必须相同 所以上述操作中的d也是必需的 2 因为钉子的位置已固定 为了继续进行实验 可改变重物的质量再次进行验证 答案 1 a 2 更换不同的小重物 例3 2013 广东二模 请完成 验证力的平行四边形定则 实验的相关内容 如图4a 铺有白纸的水平木板上 橡皮条一端固定在a点 另一端拴两个细绳套 如图4b 用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮条 使绳与橡皮条的结点伸长到某位置并记为o点 记下此时测力计的示数f1和f2 及 如图4c 用一个弹簧测力计拉橡皮条 把绳与橡皮条的结点拉到o点 记下此时测力计的示数f n和细绳的方向 6 等效法和作图法 如图4d 已按一定比例作出了f1 f2和f的图示 请用作图方法作出f1和f2的合力f 拉力f 与f大小相等 方向略有偏差 如果此偏差仅由f1引起 则原因是f1的大小比真实值偏 f1与f2的夹角比真实夹角偏 填 大 或 小 解析 力是矢量 故还要记录两个力的方向 即两细绳的方向 弹簧测力计读数时要读到最小刻度的下一位 答案 两条细绳的方向 3 00 如右图所示 大大命题意图本题考查 验证力的平行四边形定则 和 测定电源电动势和内阻 的学生实验 意在考查考生对实验的掌握情况 例4 2013 茂名二模 验证 力的平行四边形定则 实验如图5甲所示 a为固定橡皮的图钉 o为橡皮筋与细绳的结点 ob oc为细绳 图5乙是在白纸上根据实验结果画出的图 图甲中弹簧测力计b的读数为 n 图乙中的f和f 两力中 方向一定沿oa方向的是 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 建立物理模型法解析f为用一个弹簧测力计拉橡皮条至o点时的力 故其方向一定沿oa 本实验采用的是等效替代法 即两个力的效果与一个力的效果相同 b项正确 答案11 40fb命题意图考查验证 力的平行四边形定则 实验 意在考查学生对力学实验的掌握情况 跟踪训练在 验证力的平行四边形定则 的实验中 某同学的实验情况如图6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 1 图6乙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示 下列说法中正确的是 a 图乙中的f是力f1和f2合力的理论值 f 是力f1和f2合力的实际测量值b 图乙中的f 是力f1和f2合力的理论值 f是力f1和f2合力的实际测量值c 在实验中 如果将细绳也换成橡皮条 那么对实验结果没有影响d 在实验中 如果将细绳也换成橡皮条 那么对实验结果有影响 2 本实验采用的科学方法是 填字母代号 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