【导与练】高中物理 第1部分 第3章 实验2 验证力的平行四边形定则课件 新人教版必修1.ppt

理解教材新知 把握热点考向 应用创新演练 考向一 考向二 考向三 第三章相互作用 实验二验证力的平行四边形定则 一 实验目的 1 练习用作图法求两个力的合力 2 验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则 二 实验原理 1 若用一个力f 或两个力f1和f2共同作用都能把橡皮条沿某一方向拉至相同长度 即力f 与f1 f2的共同作用效果相同 那么f 为f1 f2的合力 2 用弹簧测力计分别测出f 和f1 f2的大小 并记下它们的方向 作出f 和f1 f2的图示 以f1 f2的图示为邻边作平行四边形 其对角线即为用平行四边形定则求得的f1 f2的合力f 3 比较f 与f 若它们的长度和方向在误差允许的范围内相等 则可以证明平行四边形定则的正确性 三 实验器材方木板 白纸 弹簧测力计 两只 橡皮条 细绳套 三角板 刻度尺 图钉 若干 四 实验步骤 1 用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上 2 用图钉把橡皮条的一端固定在a点 橡皮条的另一端拴上两个细绳套 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 如图实 2 1所示 记录两弹簧测力计的读数 用铅笔描下o点的位置及此时两细绳套的方向 图实 2 1 4 用铅笔和刻度尺从结点o沿两细绳套方向画直线 按选定的标度作出这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 5 只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置o 记下弹簧测力计的读数和细绳的方向 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 6 比较力f 与平行四边形定则求出的合力f在大小和方向上是否相同 7 改变两个力f1与f2的大小和夹角 再重复实验两次 五 误差分析1 误差来源除弹簧测力计本身的误差外 还有读数误差 作图误差等 2 减小误差的办法 1 实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度 要按有效数字和弹簧测力计的精度正确读数和记录 2 作图时用刻度尺借助于三角板 使表示两力的对边一定要平行 3 因两个分力f1 f2间的夹角 越大 用平行四边形定则作出的合力f的误差 f就越大 所以 实验中不要把 取得太大 但也不宜太小 以60 120 之间为宜 六 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 保证作用效果相同 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 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点连直线确定力的方向 5 在同一次实验中 画力的图示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 6 用两个弹簧测力计勾住细绳套互成角度地拉橡皮条时 其夹角不宜太小 也不宜太大 以60 到120 之间为宜 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 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 如图实 2 2所示 图实 2 2 1 为完成实验 下述操作中不需要的是 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 但是不需要测细绳的长度 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 1 中不需要的是a 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 a 2 更换不同的小重物 例2 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 每个沿着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 如图实 2 3所示 这时弹簧测力计读数可从图中读出 图实 2 3 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 在图实 2 4中的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力 图实 2 4 解析 两弹簧测力计的读数分别为4 00n和2 50n 作出合力如下图所示 答案 1 4 002 50 2 见解析图 例3 在课外活动小组进行研究性学习的过程中 某研究小组设计了一个实验来验证力的平行四边形定则 其设计方案为 用三根相同的橡皮条 四个图钉 一把直尺和一支铅笔 三张白纸 平木板来验证力的平行四边形定则 其步骤如下 将拴有橡皮条的图钉a b适当张开钉在木板上 拉第三根橡皮条 使三根橡皮条互成角度拉伸 待结点处的图钉o静止时 钉下c图钉 并记录图钉o的位置和图钉a b c的位置 将x1 x2 x3按一定比例图示表示出来 以x1 x2为邻边作平行四边形 求出其对角线oc 比较oc 与oc的长度 即x3的长度 及方向 若相等 且在一条直线上 则达到目的 若oc 与oc有一微小夹角 则有误差 如图实 2 5所示 图实 2 5 测出此时这三根橡皮条的长度l1 l2 l3 分别算出它们的伸长量x1 l1 l0 x2 l2 l0 x3 l3 l0 将三根橡皮条的一端都拴在一个图钉o上 将这三根橡皮条的另一端分别拴上图钉a b c 注意此时四个图钉均未固定在板上 用刻度尺测出橡皮条的自由长度l0 注意从图钉脚之间测起 1 请你确定该研究小组的实验步骤的顺序是 2 对于本实验下列论述中错误的是 a 实验中用到了图钉o受到三个共面共点力而静止 任意两个力的合力与第三个力大小相等 方向相反的原理 使合力和分力在一次实验中全部出现 从而简化了实验的过程b 实验中用到了胡克定律 简化了力的测量 可以不用弹簧测力计就完成实验c 由于实验中总有oc 与oc的微小夹角 故实验有误差 该方法不可取d 三根橡皮条不能做到粗细 长短完全相同 是该实验的主要误差来源之一 解析 1 该实验的过程中应该首先将三根橡皮条拴在图钉上 这样便于测橡皮条的原长 之后就要固定两个图钉拉第三根橡皮条到适当的位置进行实验 把第三个图钉也固定好后就可测每根橡皮条的长度并计算出伸长量 最后按照胡克定律转换成力 作出力的图示进行实验研究 所以正确的实验步骤是 2 该实验的关键是应用三个共点力平衡的推论进行实验原理的改进 应用胡克定律将测量力的大小转换为测橡皮条的长度 所以选项a b都正确 任何实验都有误差 误差是不可避免