广西宾阳中学高三物理阶段复习 3实验2验证力的平行四边形定则课件.ppt

实验 验证力的平行四边形定则 一 实验目的验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则 二 实验原理如果使f1 f2的共同作用效果与另一个力f 的作用效果相同 橡皮条在某一方向伸长一定的长度 那么根据f1 f2用平行四边形定则求出的合力f 应与f 在实验误差允许范围内大小相等 方向相同 三 实验器材方木板一块 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 几个 细芯铅笔 四 实验过程1 实验步骤 1 用图钉把白纸钉在水平放置的方木板上 并用图钉把橡皮条的一端固定在g点 如图甲 橡皮条的另一端拴上两个细绳套 2 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 如图乙所示 记录两只弹簧测力计的读数 用铅笔描下o点的位置及此时两细绳套的方向 3 只用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置o 如图丙 记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向 2 数据处理 1 用铅笔和刻度尺从结点o沿两条细绳方向画直线 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 如图丁 2 用刻度尺从o点按同样的标度沿记录的方向作出这只弹簧测力计的拉力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 知识点拨 注意事项 1 弹簧测力计的选取方法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 应另选 直至相同为止 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 检查方法是用一个弹簧测力计拉橡皮条 要反复做几次 使橡皮条拉到相同的长度看弹簧测力计读数有无变化 4 在同一次实验中 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 规律方法 验证力的平行四边形定则平行四边形 实验来验证 两拉橡皮条 效果要相同 三力记录全 作图来验证 两只测力计 型号要相同 拉力和木板 要求是平行 夹角宜稍小 力太小不行 标度稍小好 铅笔细更精 疑难点1 在实验中 每次都必须保证结点的位置保持不变 这体现了怎样的物理思想方法 若仅保持两次橡皮条的伸长长度相同 能否验证平行四边形定则 提示 1 每次实验须保证结点位置保持不变 是为了使合力的作用效果与两个分力共同作用的效果相同 这是物理学中等效替换的思想方法 2 由于力是矢量 不仅有大小 还有方向 若两次橡皮条的伸长长度相同但结点位置不同 说明两次效果不同 不满足合力与分力的关系 不能验证平行四边形定则 疑难点2 本实验中哪些方面容易导致误差的产生 如何避免 提示 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 弹簧测力计指示数值在允许的情况下 尽量大一些 读数时视线要垂直于刻度盘 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 严格作图 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的误差就越大 但也不易过小 所以实验中不要把f1 f2间的夹角取的太大 但也不易过小 以60 到120 之间为宜 实验原理及操作过程 典例1 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 思路点拨 细绳的长度与橡皮筋的伸长量无关 三根橡皮筋劲度系数相同 产生的弹力与伸长量成正比 伸长后长度和原长的差正比于拉力大小 记录下o点位置 则可确定两边弹力方向 即oa方向和ob方向 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 还须记录悬挂重物后结点o的位置 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 数据处理及误差分析 典例2 2011 江苏高考 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 2 下列不必要的实验要求是 请填写选项前对应的字母 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 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 请您提出两个解决办法 思路点拨 解答本题时应注意以下两点 1 弹簧测力计的读数规则 2 减小偶然误差的方法 解析 1 由题图知 弹簧测力计a的示数为3 6n 2 验证 力的平行四边形定则 只要验证每次a b两个弹簧测力计的拉力和m的重力满足平行四边形即可 d不必要 3 弹簧测力计a的指针稍稍超出量程 说明拉弹簧测力计a的力大了 由力的平行四边形定则可知 改变弹簧测力计b拉力的大小