高考物理一轮复习第2章相互作用实验3验证力的平行四边形定则课件新人教版必修1

第二章相互作用 必修一 实验三验证力的平行四边形定则 基础知识梳理 一 实验目的验证力的合成的平行四边形定则 理解等效替代思维方法在物理学中的应用 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筋伸长到同一点 所以力F就是这两个力F1和F2的合力 作出力F1 F2和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 如图所示 比较F和F 的大小和方向 若在实验误差允许范围内相等 则可验证平行四边形定则 三 实验器材方木板一块 弹簧秤两个 白纸 橡皮条一段 细绳套两个 图钉 若干 三角板 刻度尺 铅笔 四 实验步骤 1 用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上 2 用两个弹簧测力计分别钩拉两个细绳套 互成角度地拉橡皮筋 使橡皮筋伸长 结点到达某一位置O 3 用铅笔描下结点O的位置和两条细绳的方向 并记录弹簧测力计的读数 利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F 4 只用一个弹簧测力计 通过细绳套把橡皮筋的结点拉到与前面相同的位置O 记下弹簧测力计的读数F和细绳的方向 5 比较F 与用平行四边形定则求得的合力F 判断在实验误差允许的范围内是否相等 五 误差分析除弹簧测力计本身的误差外 实验误差主要来源于读数误差和作图误差两个方面 1 减小读数误差的方法 弹簧测力计数据在允许的情况下 尽量大一些 2 减小作图误差的方法 作图时两力的对边一定要平行 两个分力F1 F2间的夹角越大 用平行四边形作出的合力F的误差 F就越大 所以实验中不要把F1 F2间的夹角取得太大 六 注意事项 1 正确使用弹簧测力计 本实验需要选用规格相同的两只弹簧测力计 使用时读数尽量大 但不能超出范围 被测力的方向与轴线方向要一致 读数时应正对 平视刻度 2 位置不变 在同一次实验中 橡皮筋拉长后 结点O的位置必须保持不变 3 角度合适 用两只弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮筋时 夹角不宜太大也不宜太小 以60 100 为宜 4 确定方向 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 统一标准 在同一次实验中 画力的图示时所选定的标度要相同 并且要恰当选取标度 使所作力的图示稍大一些 核心考点突破 实验操作及结果分析 2 仔细分析实验 小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化 影响实验结果 他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度 发现读数不相同 于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响 实验装置如图2所示 将一张白纸固定在竖直放置的木板上 橡皮筋的上端固定于O点 下端N挂一重物 用与白纸平行的水平力缓慢地移动N 在白纸上记录下N的轨迹 重复上述过程 再次记录下N的轨迹 两次实验记录的轨迹如图3所示 过O点作一条直线与轨迹交于a b两点 则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力Fa Fb的大小关系为 3 根据 2 中的实验 可以得出的实验结果有哪些 填写选项前的字母 A 橡皮筋的长度与受到的拉力成正比B 两次受到的拉力相同时 橡皮筋第2次的长度较长C 两次被拉伸到相同长度时 橡皮筋第2次受到的拉力较大D 两次受到的拉力相同时 拉力越大 橡皮筋两次的长度之差越大 4 根据小明的上述实验探究 请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项 Fa Fb BD 解题探究 1 两个分力F1 F2分别沿哪个方向 2 合力F3沿哪个方向 3 用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度 发现读数不相同 说明了什么 答案 1 两个分力F1 F2分别沿OP1 OP2方向 2 合力F3沿OP3方向 3 说明橡皮筋多次拉伸后劲度系数发生了变化 解析 本题主要考查验证平行四边形定则实验 解题的关键是弄清楚两次实验轨迹不同的原因 1 作图时注意规范 标度要适中 2 虽然轨迹不同 但由于0 a b在同一直线上 由平衡条件知拉力Fa Fb 3 第二次做实验时橡皮筋拉伸的长 但两次拉力相等 故选项A C说法不正确 B D说法正确 4 橡皮筋拉伸不宜过长 选用新橡皮筋 或 拉力不宜过大 选用弹性好的橡皮筋 换用弹性好的弹簧 答案 1 见下图 F合 4 6 4 9都算对 4 见解析 类题演练1 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 2 下列不必要的实验要求是 A 应测量重物M所受的重力B 弹簧测力计应在使用前校零C 拉线方向应与木板平面平行D 改变拉力 进行多次实验 每次都要使O点静止在同一位置 3 6 D 3 某次实验中 该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程 请您提出两个解决方法 方法一 方法二 4 该同学在实验中保持弹簧测力计B的拉力的方向一直水平 你认为该做法科学吗 为什么 答 减小弹簧测力计B的拉力 减小重物的质量 不科学 因为不能验证任意角度下的力的合成满足平行四边形定则 解析 1 弹簧测力计上每1N被分成5格 则1格就等于0 2N 指针指在3N到4N之间的第3格处 所以示数为3 6N 2 实验通过作出三个力的图示 来验证 力的平行四边形定则 因此重物的重力必须要知道 故A项需要 弹簧测力计可以测出力的大小 必须在使用之前校零 故B项需要 拉线方向必须与木板平面平行 这样才能确保力的大小的准确性 故C项需要 当结点O位置确定时 弹簧测力计A的示数也确定 由于重物的重力已确定 因此弹簧测力计B的拉力大小与方向也一定 所以不需要改变拉力多次实验 故D项不需要 3 弹簧测力计A的指针超出其量程 则说明拉弹簧测力计B与重物的这两根细线上的力的合力已偏大 所以可以通过减小重物的重量或改变弹簧测力计B上的拉力的大小 来使测力计A的指针不超出量程 1 考查对实验原理 实验方法的迁移如类题演练2即为实验方法的创新 2 实验器材的改进 1 橡皮筋替代弹簧测力计三个相同的橡皮筋 可将三个橡皮筋系于一点 互成角度地将它们拉长 记下各自的拉力方向 伸长后的长度 并测出原长 根据伸长量确定三个拉力的大小关系 再结合力的图示作图验证平行四边形定则 实验拓展与创新 2 使用力的传感器 用力传感器确定各力的大小 同时确定细绳中拉力的方向 再结合力的图示作图验证平行四边形定则 3 钩码替代弹簧测力计这样做实验的优点在于省去了弹簧测力计的读数环节 同时避免了读数造成的误差 1 改变钩码个数 实验能完成的是 填正确答案标号 A 钩码的个数N1 N2 2 N3 4B 钩码的个数N1 N3 3 N2 4C 钩码的个数N1 N2 N3 4D 钩码的个数N1 3 N2 4 N3 5 BCD 2 在拆下钩码和绳子前 最重要的一个步骤是 填正确答案标号 A 标记结点O的位置 并记录OA OB OC三段绳子的方向B 量出OA OB OC三段绳子的长度C 用量角器量出三段绳子之间的夹角D 用天平测出钩码的质量 3 在作图时 你认为图中 是正确的 填 甲 或 乙 A 甲 解题探究 两个分力F1 F2 则合力F的大小范围是什么 答案 分力与合力的关系须满足 F1 F2 F F1 F2 解析 1 实验中的分力与合力的关系必须满足 F1 F2 F3 F1 F2 因此B C D选项是可以的 3 实验中F3是竖直向下的 类题演练2 小明在实验室里还找到一把刻度尺和一个玩具小熊 接着进行了如下的操作 用刻度尺测出细线的长度L 用弹簧测力计测出玩具小熊的重力G 按图乙所示安装玩具小熊 细线 玩具小熊悬挂在细线的中点 两手捏着细线缓慢向两边移动直到细线断裂 读出此时两手间的水平距离d 利用平衡条件算出结果 在不计细线质量和伸长影响的情况下