【三维设计】高考物理一轮复习 第二章 实验3 验证力的平行四边形定则课件 新人教版（安徽 北京专版）.ppt

实验理论必备 第二章 课下知能提升 命题热点例析 一 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 二 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 图实 3 1如图实 3 1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 三 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 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 使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置o 如图实 3 2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的方向 4 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套的方向 5 改变两弹簧测力计拉力的大小和方向 再重做两次实验 图实 3 2 五 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 2 用刻度尺从o点按同样的标度沿记录的方向作出实验步骤 4 中弹簧测力计的拉力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 六 注意事项 1 同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是 将两只弹簧测力计调零后互钩对拉 若两只弹簧测力计在对拉过程中 读数相同 则可选 若读数不同 应另换 直至相同为止 2 在同一次实验中 使橡皮条拉长时 结点o位置一定要相同 3 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 4 实验时弹簧测力计应与木板平行 读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度 在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下 拉力的数值尽量大些 5 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 6 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 七 误差分析 1 弹簧测力计本身的误差 2 读数误差和作图误差 3 两分力f1 f2间的夹角 越大 用平行四边形定则作图得出的合力f的误差 f也越大 八 实验改进本实验用一个弹簧测力计也可以完成实验 具体操作如下 1 把两条细绳中的一条细绳与弹簧测力计连接 另一条细绳用手直接抓住 然后同时拉这两条细绳 使结点至o点 记下两条细绳的方向和弹簧测力计的示数f1 2 放回橡皮条后 将弹簧测力计连接到另一细绳上 用手再同时拉这两条细绳 使结点至o点 并使两条细绳位于记录下来的方向上 读出弹簧测力计的示数f2 其他步骤与提供两个弹簧测力计相同 这种操作的优点是能减小因两个弹簧测力计的不同而带来的误差 但实验过程麻烦 例1 在探究求合力的方法时 先将橡皮条的一端固定在水平木板上 另一端系上带有绳套的两根细绳 实验时 需要两次拉伸橡皮条 一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条 另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条 1 实验对两次拉伸橡皮条的要求中 下列哪些说法是正确的 填字母代号 a 将橡皮条拉伸相同长度即可b 将橡皮条沿相同方向拉到相同长度c 将弹簧秤都拉伸到相同刻度d 将橡皮条和绳的结点拉到相同位置 2 同学们在操作过程中有如下议论 其中对减小实验误差有益的说法是 填字母代号 a 两细绳必须等长b 弹簧秤 细绳 橡皮条都应与木板平行c 用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大d 拉橡皮条的细绳要长些 标记同一细绳方向的两点要远些 解析 1 选项b d能保证两次拉伸橡皮条过程中效果相同 保证两次的拉力是合力和分力关系 2 平行四边形是平面图形 所以要探究平行四边形定则 选项b是必须的 选项d能更方便地确定拉力的方向 答案 1 bd 2 bd 例2 李明同学在做 互成角度的两个力的合成 实验时 利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置o点以及两只弹簧秤拉力的大小 如图实 3 3所示 1 试在图中作出无实验误差情况下f1和图实 3 3f2的合力图示 并用f表示此力 2 有关此实验 下列叙述正确的是 a 两弹簧秤的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大b 橡皮筋的拉力是合力 两弹簧秤的拉力是分力c 两次拉橡皮筋时 需将橡皮筋结点拉到同一位置o 这样做的目的是保证两次弹簧秤拉力的效果相同d 若只增大某一只弹簧秤的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变 只需调整另一只弹簧秤拉力的大小即可 图实 3 4 3 如图实 3 4所示是张华和李明两位同学在做以上实验时得到的结果 其中哪一个实验比较符合实验事实 力f 是用一只弹簧秤拉时的图示 答 4 在以上比较符合实验事实的一位同学中 造成误差的主要原因是什么 至少写出两种情况 答 解析 1 根据平行四边形定则 作出如图所示的合力 2 根据合力与分力的关系 两个分力都可以大于合力 因此两弹簧秤的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大 a正确 两弹簧秤的拉力是分力 橡皮筋的拉力与两弹簧秤的拉力的合力等大反向 b错误 c项中的叙述正确 若只增大某一只弹簧秤的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变 只调整另一只弹簧秤拉力的大小不一定能达到效果 有时还要调整方向 d错误 3 张华做的符合实验事实 4 f1的方向比真实方向偏左 f2的大小比真实值偏大且方向比真实方向偏左 作图时两虚线不分别与f1线和f2线平行 答案 见解析 例3 如图实 3 5所示 某实验小组同学利用dis实验装置研究支架上力的分解 a b为两个相同的双向力传感器 该型号传感器在受到拉力时读数为正 受到压力时读数为负 a连接质量不计的细绳 可沿固定的板做圆弧形移动 b固定不动 通过光滑铰链连接长0 3m的杆 将细绳连接在杆右端o点构成支架 保持杆在水平方向 按如下步骤操作 图实 3 5 测量绳子与水平杆的夹角 aob 对两个传感器进行调零 用另一根绳在o点悬挂一个钩码 记录两个传感器的读数 取下钩码 移动传感器a改变 角重复上述实验步骤 得到表格 1 根据表格 a传感器对应的是表中力 选填 f1 或 f2 钩码质量为 kg 保留1位有效数字 2 本实验中多次对传感器进行调零 对此操作说明正确的是 a 因为事先忘记调零b 何时调零对实验结果没有影响c 为了消除横杆自身重力对结果的