高中物理 第3章 相互作用 实验 验证力的平行四边形定则课件 新人教版必修1.ppt

实验验证力的平行四边形定则 实验探究 实验基础 典例研习 实验基础解读实验 萃取精华 实验探究探寻结论 提升精度 一 作图分析1 理论值 用铅笔和刻度尺从结点o沿两细绳套方向画直线 按选定的标度作出两只弹簧测力计的读数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 测量值 用刻度尺从o点按同样的标度沿记录的方向作出一只弹簧测力计的拉力f 的图示 3 相比较 比较力f 与按照平行四边形定则求出的合力f在大小和方向上是否相同 二 误差分析 三 注意事项1 弹簧测力计使用前要检查指针是否指在零刻度线上 否则应校正零位 2 被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致 拉动时弹簧不可与外壳相碰或摩擦 3 在同一次实验中 使橡皮条拉长时结点o的位置一定要相同 4 在具体实验时 两分力间夹角不宜过大 也不宜过小 以60 120 为宜 5 读数时应正视 平视刻度 6 使用弹簧测力计测力时 读数应尽量大些 但不能超出它的测量范围 教师参考 其他方案原理 利用钩码代替弹簧测力计拉橡皮条 器材 方木板 白纸 钩码七个 质量相等的 橡皮条 光滑硬棒 2个 细绳套 三角板 刻度尺 图钉 若干 步骤 1 将一根橡皮条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 2 在其中一根细线上挂上5个质量相等的钩码 使橡皮条拉伸 如图 a 所示 记录钩码个数 用铅笔描下结点位置o及此时细线的方向 3 将步骤 2 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 用光滑硬棒b c使两细线互成角度 如图 b 所示 小心调整b c的位置 使橡皮条的结点拉到同样的位置o 记录两根细线上钩码个数和细线的方向 4 用图示法作图分析 点评 1 优点 现象直观 作图简单 易于比较 2 缺点 取值单一 不能取任意值验证 典例研习通法悟道 拓宽思路 类型一 实验原理及操作 例1 2017 四川绵阳高一月考 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 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为细绳套 1 图 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合力的实验测量值b 图 乙 中的f 是力f1和f2合力的理论值 f是力f1和f2合力的实验测量值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 解析 1 理论值是利用平行四边形定则作出的合力 实验值是利用一个弹簧测力计时的拉力的值 选项b正确 在本实验中 细绳套换成橡皮条只是使测力计位置改变 不会对实验结果产生影响 选项c正确 答案 1 bc 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 解析 2 本实验采用的是等效替代的方法 利用一个力的作用效果替代两个力的作用效果 从而确定合力和分力的关系 答案 2 b 3 在做本实验时 以下操作中错误的是 a 同一次实验过程中 o点位置允许变动b 实验中 弹簧测力计必须与木板平行 读数时视线要正对弹簧测力计刻度c 实验中 先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程 然后只需调节另一弹簧测力计拉力的大小和方向 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 两弹簧测力计之间夹角应取90 以便于算出合力的大小 解析 3 在同一次实验中o点的位置不允许变动 做本实验的时候两个弹簧测力计要平行于木板且同时拉动 而且两个弹簧测力计之间的夹角没有要求 答案 3 acd 类型二 实验数据的处理 例2 2017 全国 卷 22 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 a 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 用一只测力计将橡皮筋的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 b 所示 f的大小为n 解析 1 由图可知 f的大小为4 0n 答案 1 4 0 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 a 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f1 4 2n和f2 5 6n 用5mm长度的线段表示1n的力 以o为作用点 在图 a 中画出力f1 f2的图示 然后按平行四边形定则画出它们的合力f合 f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 答案 2 见解析 4 00 05 教师备用 例2 1 2017 江西省宜春三中高一检测 李明同学在做 互成角度的两个力的合成 实验时 利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置o点以及两只弹簧测力计拉力的大小 如图所示 1 试在图中作出无实验误差情况下f1和f2的合力图示 并用f表示此力 解析 1 用平行四边形定则作图 即以f1 f2为两邻边作平行四边形 对角线of就表示合力f 如图所示 标上箭头表明方向 答案 1 见解析 2 有关此实验 下列叙述正确的是 a 两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大b 橡皮筋的拉力是合力 而弹簧测力计的拉力是分力c 两次拉橡皮筋时 需将橡皮筋结点拉到同一位置o 这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同d 若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变 只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可 解析 2 若两测力计夹角较大 两分力可以同时大于合力 选项a正确 结点受三个力作用 其中两弹簧测力计的拉力的合力与第三个力 橡皮筋的拉力 是一对平衡力 橡皮筋的拉力不是合力 选项b错误 只有保证结点在同一位置才能说明作用效果相同 选项c正确 若两个分力的大小变化而方向都不变 则合力必定变化 不能使结点位置o不变 选项d错误 答案 2 ac 3 如图所示是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果 其中比较符合实验事实的是 力f 是用一只弹簧测力计拉时的图示 解析 3 作图法得到的f必为平行四边形的对角线 单个弹簧测力计的拉力f 一定与橡皮筋共线