高考物理一轮复习 实验三 验证力的平行四边形定则专题精讲课件.ppt

核心考点导学 师说 对于本实验考题形式有两种 一是作图 二是误差分析 作图应着重在其规范上 特别是给定坐标纸时 一定要弄清箭头 箭尾的位置 了解 实验目的 1 会使用弹簧测力计 2 验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则 理解 实验原理 1 等效法 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 所以一个力f 就是这两个力f1和f2的合力 作出力f 的图示 如图所示 2 平行四边形法 根据平行四边形定则作出力f1和f2的合力f的图示 3 验证 比较f和f 的大小和方向是否相同 若在误差允许的范围内相同 则验证了力的平行四边形定则 知道 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 熟习 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 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 警惕 注意事项 1 正确使用弹簧测力计 1 弹簧测力计的选取方法是 将两只弹簧测力计调零后互钩水平对拉 若两只弹簧在对拉过程中 读数相同 则可选 若读数不同 应另换 直至相同为止 2 弹簧测力计不能在超出它的测量范围的情况下使用 3 使用前要检查指针是否指在零刻度线上 否则应校正零位 无法校正的要记录下零误差 4 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 5 读数时应正对 平视刻度 2 实验注意事项 1 不要直接以橡皮条端点为结点 可拴一短细绳连两细绳套 以三绳交点为结点 应使结点小些 以便准确地记录结点o的位置 2 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 3 不要用老化的橡皮条 检查橡皮条是否老化的方法是用同一个弹簧测力计反复拉橡皮条 将橡皮条拉到相同的长度看弹簧测力计读数有无变化 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 取掉细绳套后 再将所标点与o点连接以确定力的方向 5 在同一次实验中 画力的图示时所选定的标度要相同 并且要恰当地选取标度 使所作力的图示稍大一些 3 误差分析实验中的误差有弹簧测力计的精度造成的误差 两个弹簧测力计规格不完全相同造成的误差 读数不规范造成的误差 弹簧测力计与板面不严格平行 弹簧测力计或橡皮条与纸面产生摩擦造成的误差等 考向案例研究 例1 2012 浙江理综 22 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 得到的实验数据如下表 用作图法求得该弹簧的劲度系数k n m 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 请在图中画出这两个共点力的合力f合 3 由图得到f合 n 3 由平行四边形定则做平行四边形的对角线 两分力方向已知 已知一个力的大小 利用比例计算如图 f1 2 10n 长2 1cm f弹 2 5n 长2 5cm f合长3 3cm 则f合 3 3n 二 调用所学解题 1 如图所示53 说明 2内都可 2 2 10 说明 有效数字位数正确 0 02内都可 作图见解析 3 3 3 说明 0 2内都可 三 同类提升演练1 2013 云南师大附中高三月考 在 探究力的平行四边形定则 的实验中 如图所示 用钉把橡皮条的一端固定在板上的a点 在橡皮条的另一端栓上两条细绳 细绳另一端系着绳套b c 用来连接弹簧测力计 其中a为固定橡皮盘的图钉 o为橡皮筋与细绳的结点 ob和oc为细绳 1 本实验用的弹簧测力计示数的单位为n 图中的示数为 n 2 在本实验中 如果只将细绳换成橡皮筋 其他步骤没有改变 那么实验结论 填 会 不会 发生变化 解析 弹簧测力计示数为3 60n 3 60n 3 64n均可 在实验中 如果只将细绳换成橡皮筋 其他步骤没有改变 那么实验结果不会发生变化 答案 1 3 60n 2 不会 例2某同学在家中尝试验证平行四边形定则 他找到三条相同的橡皮筋 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 如右图所示 将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子a b上 另一端与第三条橡皮筋连接 结点为o 将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物 1 为完成实验 下述操作中必需的是 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 一 名师分析解题 1 必需测量橡皮筋的原长和悬挂重物后橡皮筋的长度 这样才能确定橡皮筋的伸长量 确定各力的大小 还需记录悬挂重物后结点o的位置 同时记下三条橡皮筋所在的方向 以便确定各拉力的方向 根据平行四边形定则做出合力的图示 因此 必需的操作是b c d 2 改变条件再次验证可采用更换不同的小重物的方法 二 调用所学解题 d 1 bcd 2 更换不同的小重物 三 同类提升演练2 在 验证力的平行四边形定则 的实验中 橡皮条的一端固定在木板上 用两个弹簧测力计把结点拉到某一确定的o点 以下操作错误的是 a 同一次实验过程中 o点的位置允许变动b 实验中 弹簧测力计必须保持与木板平行 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 然后只需调节另一个弹簧测力计的大小和方向 把橡皮条的另一端拉到o点d 实验中两弹簧测力计的示数必须相同 解析 从橡皮条的固定点到o点的连线方向 是合力的作用线方向 如果o点变动 那么合力的大小 方向就要变化 力的作用效果也要变化 c选项中 若一个弹簧测力计已拉到最大量程 再调节另一个弹簧测力计 使橡皮条结点到o点 第一个弹簧测力计有可能会超过其量程而损坏 违反了仪器使用规则 d选项中 认为两拉力必须相同是没必要的 答案 acd 例3 2011 江苏单科 10 8分 某同学用如图所示的实验装置来验证 力的平行四边形定则 弹簧测力计a挂于固定点p 下端用细线挂一重物m 弹簧测力计b的一端用细线系于o点 手持另一端向左拉 使结点o静止在某位置 分别读出弹簧测力计a和b的示数 并在贴于竖直木板的白纸上记录o点的位置和拉线的方向 1 本实验用的弹簧测力计示数的单位为n 图中a的示数为 n 一 名师分析解题 1 由图知弹簧测力计的分度值为0 2n 按 二分之一 估读法可知小数点后保留一位 故读得结果为3 6n 2 本实验是利用平衡条件确定两拉力的合力 与重物m所受重力等值反向 故a是必要的 因弹簧测力计的零点误差影响到各拉力的测量值 且不能保证各拉力的真实值之比与测量值之比相等 故b也是必要的 因只有拉线方向与木板平行时才能保证各力在竖直板上记录的方向与真实方向相同 故c亦是必要的 由于本实验中只需测出两拉力的大小和方向以及重物的重力即可验证平行四边形定则 而测力计a的拉力不同时o点的位置就不同 故不可能也无必要使o点静止在同一位置 答案为d 3 见答案 二 调用所学解题 1 3 6 2 d 3 改变弹簧测力计b拉力的大小 减小重物m的质量 或将a更换成较大量程的弹簧测力计 改变弹簧测力计b拉力的方向等 三 同类提升演练3 2013 成都测试 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 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 解析 1 由一个弹簧测力计拉橡皮条至o点的拉力一定沿ao方向 而根据平行四边形定则作