实验三验证平行四边形定则.ppt

实验三验证力的平行四边形定则 1 验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则 2 培养应用作图法处理实验数据和得出结论的能力 等效思想 使一个力F 的作用效果和两个力F1和F2的作用效果相同 就是使同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点O 即伸长量相同 所以F 为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 F 在实验误差允许的范围内是否大小相等 方向相同 方木板 白纸 弹簧测力计 两个 橡皮条 细绳套 两个 三角板 刻度尺 图钉 铅笔 1 用图钉把白纸钉在方木板上 2 把方木板平放在桌面上 用图钉把橡皮条的一端固定在A点 如图所示 橡皮条的另一端拴上两个绳套 3 用两只弹簧测力计分别钩住细绳套 互成角度地拉橡皮条 使橡皮条伸长到某一位置O 用铅笔描下O点的位置和两条细绳套的方向 并记录弹簧测力计的读数 注意在使用弹簧测力计的时候 要使它的弹簧与木板平面平行 4 用铅笔和刻度尺从力的作用点 位置O 沿着两绳套的方向画直线 按选定的标度作这两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示 以F1和F2为邻边利用刻度尺和三角板作平行四边形 过O点画平行四边形的对角线 即为合力F的图示 5 只用一个弹簧测力计 通过细绳把橡皮条的结点拉到同一位置O 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 6 比较力F 与用平行四边形定则求得的合力F的大小和方向 在实验误差允许的范围内看它们是否相等 7 改变两个分力的大小和夹角 再做两次实验 1 弹簧测力计本身不够准确造成系统误差 2 弹簧测力计读数和作图不准造成偶然误差 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 实验中的两个细绳套不要太短 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 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60 100 之间为宜 5 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 6 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 本实验在实际操作中 发现很难做到弹簧测力计的拉力方向在水平面上 致使作图法获得的合力F与用一个弹簧测力计拉结点在同一位置O时的力F 误差较大 为防止这种情况的出现 可以在竖直面内进行该实验 这样就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 要点例析 实验原理和实验过程 例证1 2012 福州模拟 做 验证力的平行四边形定则 的实验 在水平放置的木板上铺一张白纸 把橡皮条的一端固定在木板的A点 橡皮条的另一端拴上两细绳套 如图所示 两个弹簧测力计分别钩住细绳套 互成角度拉橡皮条使之伸长 到达某一位置O时需记下 描下 再用一个弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条拉长 使结点到达位置 再记下 规范解答 因验证力的平行四边形定则需根据力的大小和方向作平行四边形 所以必须记录力的大小和方向 为保证合力和分力的效果相同 两次必须使结点到达同一位置 故需记下两弹簧测力计的读数和两细绳的方向 描下结点位置O 再使用一个弹簧测力计把橡皮条拉长 使结点到达位置O 再记下弹簧测力计的读数和细绳的方向 答案 两弹簧测力计的读数两细绳的方向结点位置OO点弹簧测力计的读数和细绳的方向 实验数据处理 例证2 2012 海口模拟 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 最小刻度为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 如图所示 这时弹簧测力计的读数可从图中读出 1 由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为 N和 N 2 在如图所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力 规范解答 1 弹簧测力计的最小刻度为0 1N 读数时应估读一位 所以读数分别为2 50N和4 00N 2 取一个小方格的边长表示0 50N 作出两个力及它们的合力如图所示 答案 1 2 504 00 2 见规范解答 1 2012 南平模拟 在做 验证力的平行四边形定则 实验中 若由于F1的误差使F1与F2的合力F方向略向左偏 如图所示 但F大于等于F 引起这一结果的原因可能是F1的大小比真实值偏 F1的方向使它与F2的夹角比真实值偏 解析 作平行四边形合成图 如图所示 F1的真实值为F10 合力的真实值为F F1为测量值 由图可知 F1的大小比真实值偏大 F1的方向使它与F2的方向夹角比真实值偏大 大于 0 答案 大大 2 2012 大连模拟 如图所示是甲 乙两位同学在 探究力的平行四边形定则 的实验中所得到的实验结果 若用F表示两个分力F1 F2的合力 用F 表示F1和F2的等效力 则可以判断 选填 甲 或 乙 同学的实验结果是符合事实的 解析 由题设可知 F为F1和F2的合力 通过平行四边形定则所得 而F 是F1和F2的等效力 即用一只弹簧测力计拉橡皮条时的拉力 显然F 的方向应在细绳的方向上 因甲同学F 的方向与细绳在同一直线上 故甲同学的实验是符合事实的 本题解答的焦点在F 的方向的确定上 两位同学的实验结果都有误差 这是正常的 但乙同学很明显在F 的方向的确定上违背了实验的要求 作图是错误的 答案 甲 3 2012 南通模拟 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 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 解析 1 必须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作出合力的图示 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 答案 1 b c d 2 更换不同的小重物 5 2012 梅州模拟 共点的两个力的合成实验中 1 目的是验证两个共点力合成时遵循 法则 实验时已提供的器材有 方木板 白纸 橡皮条 细绳套 两个 三角板 刻度尺 图钉 多个 还缺少的必要的器材是 2 在互成角度二力合成的实验中某学生有如下操作步骤 试按合理的顺序将步骤序号填在下面的线上 A 只用一个弹簧测力计 通过细绳套把橡皮条结点拉到O点 记下弹簧测力计读数F和细绳方向 B 把橡皮条一端固定在木板上 在橡皮条另一端拴上两根细绳套 此端交点称为结点 C 用两个弹簧测力计通过两个互成角度的细绳套拉橡皮条 使之伸长到一定长度 在白纸上记下结点位置O 同时记下两个弹簧测力计读数F1 F2和两根细绳方向 D 把白纸钉在木板上 E 改变F1 F2的大小和方向 重做两次实验 F 用同一比例图示F1 F2和F 作图求出F1和F2合力F 比较F和F 得出实验结论 解析 共点的两个力的合成实验中 目的是验证两个共点力合成时遵循平行四边形法则 实验中需要利用弹簧测力计测量拉力的大小 故缺少的必要的器材是弹簧测力计 根据实验原理可知合理的实验步骤为DBCAFE 答案 1 平行四边形弹簧测力计 两个 2 DBCAFE 6 2012 武汉模拟 在 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 用两光滑硬棒B C使两细线互成角度 如图乙所示 小心调整B C的位置 使 记录 2 如果力的平行四边形定则得到验证 那么图乙中 解析 1 验证力的平行四边形定则时 用一根细线拉橡皮筋的力和用两根细线拉橡皮筋的力效果相同 故两次拉橡皮筋必须使橡皮筋