优化探究高考物理一轮复习 2.4.2实验二 验证力的平行四边形定则课件.ppt

1 实验目的 1 掌握弹簧测力计的正确使用方法 2 验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则 2 实验原理用一个力f 和两个力f1 f2分别使同一条一端固定的橡皮条伸长到某点 则它们的作用效果相同 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 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和f 的大小和方向是否都相同 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 二 验证力的平行四边形定则 实验基础夯实 3 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 铅笔 核心要点突破 1 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 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 2 数据处理 1 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 从o点按同样的标度沿记录的方向作出一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 3 误差分析 1 读数误差弹簧测力计数据在允许的情况下 尽量大一些 读数时眼睛一定要正视 要按有效数字正确读数和记录 2 作图误差 结点o的位置和两个弹簧测力计的方向画得不准确 造成作图误差 两个分力的起始夹角 太大 如大于120 再重复做两次实验 为保证结点o位置不变 即保证合力不变 则 变化范围不大 因而弹簧测力计示数变化不显著 读数误差较大 导致作图产生较大误差 作图比例不恰当 不准确等造成作图误差 4 注意事项 1 使用弹簧测力计前 要先调整指针 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 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 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 在同一次实验中 橡皮条拉长时结点的位置必须相同 5 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 典例1 某同学做 验证力的平行四边形定则 的实验情况如图甲所示 其中a为固定橡皮条的图钉 o为橡皮条与细绳的结点 ob和oc为细绳 图乙是在白纸上根据实验结果画出的图 实验原理和实验步骤 1 如果没有操作失误 图乙中的f与f 两力中 方向一定沿ao方向的是 2 本实验采用的科学方法是 a 理想实验法b 等效替代法c 控制变量法d 建立物理模型法 3 实验时 主要的步骤是 a 在桌上放一块方木板 在方木板上铺一张白纸 用图钉把白纸钉在方木板上 b 用图钉把橡皮条的一端固定在板上的a点 在橡皮条的另一端拴上两条细绳 细绳的另一端系着绳套 c 用两只弹簧测力计分别钩住绳套 互成角度地拉橡皮条 使橡皮条伸长 结点到达某一位置o 记录下o点的位置 读出两只弹簧测力计的示数 d 按选好的标度 用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力f1和f2的图示 并用平行四边形定则求出合力f e 只用一只弹簧测力计 通过细绳套拉橡皮条使其伸长 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 f 比较f 和f的大小和方向 看它们是否相同 得出结论 上述步骤中 有重要遗漏的步骤的序号是 和 遗漏的内容分别是 和 自主解答 1 由一只弹簧测力计拉橡皮条至o点的拉力一定沿ao方向 而根据平行四边形定则作出的合力 由于误差的存在 不一定沿ao方向 故一定沿ao方向的是f 2 一个力的作用效果与两个力的作用效果相同 它们的作用效果可以等效替代 故b正确 3 根据 验证力的平行四边形定则 实验的操作规程可知 有重要遗漏的步骤的序号是c e 在c中未记下两条细绳的方向 e中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置o 答案 1 f 2 b 3 ce c中应加上 记下两条细绳的方向 e中应说明 把橡皮条的结点拉到同一位置o 典例2 2012年高考浙江卷 在 探究求合力的方法 实验中 现有木板 白纸 图钉 橡皮筋 细绳套和一把弹簧秤 1 为完成实验 某同学另找来一根弹簧 先测量其劲度系数 得到实验数据如下表 用作图法求得该弹簧的劲度系数k n m 2 某次实验中 弹簧秤的指针位置如图所示 其读数为 n 同时利用 1 中结果获得弹簧上的弹力值为2 50n 请画出这两个共点力的合力f合 数据处理与误差分析 3 由图得到f合 n 自主解答 1 根据表格数据描点 然后连成一条过原点的直线 直线的斜率等于弹簧的劲度系数 k n m 55n m 2 读出弹簧秤的读数为2 10n 保留三位有效数字 以o为顶点 画出两弹簧的绳套方向就是两拉力方向 再确定并画好力的标度 画出两拉力的图示 以两拉力为邻边作出平行四边形 画出平行四边形的对角线 即合力f合 3 用刻度尺量出合力的长度 根据确定的标度算出合力的大小 答案 1 如图所示55 2内均可 2 2 10 说明 有效数字位数正确 0 02内均可 3 3 3 说明 0 2内均可 典例3 2014年合肥模拟 如图所示 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 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 实验创新设计 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 保留一位有效数字 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影响d