高考物理大一轮总复习 专题精讲 实验三 验证力的平等四边形定则课件.ppt

01主干回顾固基础 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 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 如图所示 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 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 实验步骤 1 在水平桌面上平放一块方木板 在方木板上铺一张白纸 用图钉把白纸固定在方木板上 2 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 细绳的另一端各系上细绳套 3 用两个弹簧测力计分别钩住细绳套 互成角度地拉橡皮条 将结点拉到某一位置o 如图所示 4 用铅笔描下o点的位置和两条细绳的方向 读出并记录两个弹簧测力计的示数 5 用铅笔和刻度尺在白纸上从o点沿两条细绳的方向画直线 按一定的标度作出两个力f1和f2的图示 并以f1和f2为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形 过o点的平行四边形的对角线即为合力f 6 只用一个弹簧测力计 通过细绳把橡皮条的结点拉到同样的位置o 读出并记录弹簧测力计的示数 记下细绳的方向 按同一标度用刻度尺从o点作出这个力f 的图示 7 比较f 与用平行四边形定则求出的合力f的大小和方向 看它们在实验误差允许的范围内是否相等 8 改变f1和f2的大小和方向 再做两次实验 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 应调整或另换 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 读数时应注意使弹簧测力计与木板平行 并使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条直线上 避免弹簧测力计的外壳与弹簧测力计的限位卡之间有摩擦 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 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 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 1 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 2 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 3 作图比例不恰当 不准确等造成作图误差 它案设计 本实验用一个弹簧测力计也可以完成 具体操作如下 1 把两条细绳套中的一条细绳套与弹簧测力计连接 另一条细绳套用手直接抓住 然后同时拉这两条细绳套 使结点至o点 记下两条细绳套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套上 用手再同时拉这两条细绳套 使结点至o点 并使两条细绳套位于记录下来的方向上 读出弹簧测力计的示数f2 其他步骤与提供两只弹簧测力计相同 02典例突破知规律 考点1实验原理与操作典例透析在 验证力的平行四边形定则 实验中 需要将橡皮条的一端固定在水平木板上 先用一个弹簧秤拉橡皮条的另一端到某一点并记下该点的位置 再将橡皮条的另一端系两根细绳 细绳的另一端都有绳套 用两个弹簧秤分别钩住绳套 并互成角度地拉橡皮条 1 多选 某同学认为在此过程中必须注意以下几项 a 两根细绳必须等长b 橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上c 在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行d 在用两个弹簧秤同时拉细绳时要注意使两个弹簧秤的读数相等e 在用两个弹簧秤同时拉细绳时必须将橡皮条的另一端拉到用一个弹簧秤拉时记下的位置其中正确的是 填入相应的字母 2 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力的示意图 图乙中的f与f 两力中 方向一定沿ao方向的是 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 某同学在坐标纸上画出了如图所示的两个已知力f1和f2 图中小正方形的边长表示2n 两力的合力用f表示 f1 f2与f的夹角分别为 1和 2 关于f1 f2与f 1和 2关系正确的有 a f1 4nb f 12nc 1 45 d 1 2 尝试解答 1 ce 2 f b 3 bc 1 两细绳套不要太短 但是两根细绳不一定要等长 选项a错误 橡皮条与两绳夹角的平分线是否在同一直线上 由两分力的大小和方向决定 选项b错误 用弹簧秤拉细绳套时 弹簧秤与木板平面必须平行 选项c正确 验证力的平行四边形定则实验中 测量分力大小的两个弹簧秤的读数不一定要相等 选项d错误 在同一次实验中 需要保持单个拉力的作用效果与两个拉力的作用效果相同 所以选项e正确 本题答案为ce 2 f 是利用一个弹簧秤将橡皮条拉到结点o位置的力 f是利用平行四边形定则作出的与f 作用效果相同的两个分力f1和f2的合力 所以沿ao方向的力一定是f 本实验中 需要保证单个拉力的作用效果与两个拉力的作用效果相同 即采用了等效替代法 巧记验证力的平行四边形定则实验应注意的问题用两个弹簧秤拉橡皮条时的 三记录 记录两弹簧秤示数 两细绳方向和结点o的位置 用一个弹簧秤拉橡皮条时的 二记录 记录弹簧秤示数和细绳方向 及 一注意 结点o的位置必须在同一位置 等 变式训练 在做 验证力的平行四边形定则 实验时 橡皮条的一端固定在木板上 用两个弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的o点 则下列说法中正确的是 a 同一次实验中 o点位置不允许变动b 实验中 只要记录弹簧测力计的读数和o点的位置c 实验中 把橡皮条的另一端拉到o点时 两个弹簧测力计之间的夹角必须取90 d 实验中 要始终将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程 然后调节另一弹簧测力计拉力的大小和方向 把橡皮条另一端拉到o点 解析 由合力的定义知 只有两次都把橡皮条拉到同一个位置 实验中测得的才是合力 a正确 实验中 除了要记录弹簧测力计的读数 o点的位置以外 还要记录两个分力的方向 即绳子拉力的方向 b错 两个弹簧测力计之间的夹角实际上就是两个分力的夹角 这个夹角并非一定取90 理论上是任意的 c错 实验中如果始终将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程 则在调节另一个弹簧测力计时很容易使这个弹簧测力计超过其量程 这是不允许的 d错 答案 a 考点2数据处理与误差分析典例透析 2012 浙江高考 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 得到的实验数据如下表 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 3 由图得到f合 n 尝试解答 1 如图所示 55 说明 2内都可 2 2 10 说明 有效数字位数正确 0 02内都可 3 3 3 说明 0 2内都可 变式训练 多选 在验证力的平行四边形定则时 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 第一次是通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条 第二次是用一个弹簧测力计通过一细绳拉橡皮条 下列对本实验的要求及减小实验误差的说法正确的有 a 两次拉伸橡皮条只要将橡皮条拉伸相同长度即可b 第二次拉橡皮条时要使细绳沿第一次实验所作平行四边形对角线方向c 标记拉力方向时 铅笔要紧靠细绳 沿绳移动画出拉力方向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e 弹簧测力计使用前要先调到零点 拉橡皮条时弹簧的伸长方向和所测拉力方向要一致 解析 因为每次拉伸橡皮条时要产生相同的力的效果 所以不仅要拉伸相同的长度 还要有相同的方向 即每次要把细绳的结点拉到相同的位置 故选项a错 实验中有一定的误差是不可避免的 作图得到的对角线与实际的合力方向有一个微小的夹角偏差是正常的 所以实验中只要注意相同的力的效果 把结点拉到相同的位置即可 故选项b错 标记力的方向时记下结点位置和在细绳方向上一个与结点位置相距较远的点 再用直尺画出过这两点的直线就是细绳拉力的方向 故选项c错 拉橡皮条的细绳长些 标记同一细绳方向的两点距离远些 可以减小画出的力的方向的误差 故选项d正确 弹簧测力计使用前要先调到零点 拉橡皮条时弹簧的伸长方向与所测拉力的方向一致才可以减小摩擦和拉力方向方面的误差 所以选项e正确 答案 de 考点3实验过程的考查典例透析在 验证力的平行四边形定则 的实验中 需要将橡皮条的一端固定在水平木板上 另一端系上两根细绳 细绳的另一端都有绳套 如图所示 实验中需用两只弹簧测力计分别钩住绳套 并互成角度地拉橡皮条 使橡皮条伸长 结点到达某一位置o 1 多选 某同学在做该实验时认为 a 拉橡皮条的绳细一些且长一些 实验效果较好b 拉橡皮条时 弹簧测力计 橡皮条 细绳应贴近木板且与木板平面平行c 橡皮条弹性要好 拉结点到达某一位置o时 拉力要适当大些d 拉力f1和f2的夹角越大越好其中正确的是 填入相应的字母 2 若两只弹簧测力计的读数均为4n 且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直 则 选填 能 或 不能 用一个量程为5n的弹簧测力计测量出它们的合力 理由是 尝试解答 1 abc 2 不能 量程太小 1 为便于确定拉力的方向 绳应细且长一些 实验时应使橡皮条 弹簧测力计 细绳与木板平行 拉力不能太小 故a b c正确 拉力f1和f2的夹角越大 合力越小 作图时相对误差越大 故d错 正确的选项为a b c 变式训练 2014 江西师大附中 鹰潭一中联考 验证力的平行四边形定则 实验中 1 部分实验步骤如下 请完成有关内容 a 将一根橡皮筋的一端固