高中物理 第5章 力与平衡 实验 验证力的平行四边形定则课件 鲁科版必修1.ppt

实验验证力的平行四边形定则,科学探究实验,解读实验基础,感悟解题规律,解读实验基础萃取实验精华,一、作图分析1.理论值:用铅笔和刻度尺从结点o沿两细绳套方向画直线,按选定的标度作出两只弹簧测力计的读数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.测量值:用刻度尺从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.相比较:比较力f与按照平行四边形定则求出的合力f在大小和方向上是否相同.,科学探究实验突破实验核心,二、误差分析,三、注意事项1.正确使用弹簧测力计(1)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水平对拉过程中,读数相同,则可选;若读数不同,应另换或调校,直至相同为止.,(2)使用前要检查指针是否指在零刻度线上,否则应校正零位.还需用钩码检查是否存在示值误差,若存在,应加以校正.(3)被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致,拉动时弹簧及挂钩不可与外壳相碰以避免产生摩擦.(4)读数时应正对、平视刻度.2.规范实验操作(1)不要直接以橡皮条端点为结点,可用一段细绳连两细绳套,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.(3)使用弹簧测力计测力时,读数应尽量大些,但不能超出它的测量范围.(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点连一直线确定力的方向.(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.,类型一,感悟解题规律培养科学思维,基本实验步骤及操作的考查,【典例1】(2017盐城高一期末)在“探究求合力的方法”的实验中(1)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(2)(多选)为了减小实验误差,实验时应.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.实验中,先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程,然后只需调节另一个弹簧测力计拉力的大小和方向,把橡皮条另一端拉到o点d.拉力f1和f2的夹角越大越好,(3)下面是该实验中的两个实验步骤:a.在水平放置的方木板上固定一张白纸,用图钉把橡皮条的一端固定在方木板上,另一端拴上两个绳套,通过细绳同时用两个弹簧测力计(弹簧测力计与方木板平面平行)互成角度地拉橡皮条,使它与细绳的结点到达某一位置o点,在白纸上用铅笔记下o点的位置和读出两个弹簧测力计的示数f1和f2.b.只用一个弹簧测力计,通过细绳拉橡皮条,使它的伸长量与两个弹簧测力计拉时相同,读出此时弹簧测力计的示数f和记下细绳的方向.请指出以上步骤中的错误或疏漏:a中是.b中是.,思路点拨(1)本实验中采用两个力的合力与一个力作用效果相同来验证平行四边形定则,因此采用“等效法”.(2)在实验中使用一个弹簧测力计拉细线与两个弹簧测力计拉细线的作用效果要相同(即结点拉到同一位置),本实验采用作合力与分力图示的方法来验证,两细线的夹角不要太小也不要太大,但拉弹簧测力计时必须保证与木板平面平行.解析:(1)在本实验中要保证两个弹簧测力计的拉力与一个弹簧测力计的拉力效果相同,采用的科学方法是等效替代法,故选b.(2)为方便记录拉力的大小与方向,拉橡皮条的绳细一些且长一些,实验效果较好,故选项a正确;为减小实验误差,拉橡皮条时,细绳应贴近木板且与木板平面平行,故选项b正确;实验中,先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉某一值,并不是把其拉到最大量程,故选项c错误;为减小实验误差,拉力f1和f2的夹角要适当大些,并不是越大越好,故选项d错误.,(3)实验时应记录拉力的大小与方向,由实验步骤可知,a中没有记录两拉力的方向;为保证拉力的作用效果相同,两次实验应使橡皮条的形变量相同,应把结点拉到同一位置o,实验步骤b中没有说明把结点拉到o点.答案:(1)b(2)ab(3)没有记录两拉力的方向没有把结点拉到o点,针对训练1-1(2017辽宁葫芦岛高一检测)在“研究合力与两个分力的关系”的实验中,实验器材如图所示.实验时图板应该(填“水平放置”“竖直放置”或“任何方向放置”);用两只弹簧测力计分别挂在细绳套上,互成角度地拉橡皮条,使它伸长到某一位置o点静止.此时,必须记录的是(用字母表示).a.o点的位置b.两只弹簧测力计的示数c.橡皮条固定端位置d.橡皮条的伸长长度e.两条细绳套间的夹角f、两条细绳套的方向,解析:在进行该实验时为了便于记录两弹力的方向,实验时将弹簧测力计水平放置,本实验采取“等效替代法”,即一只弹簧测力计拉绳套和两只弹簧测力计拉绳套效果相同,因此需要记录o点位置,以便两次都拉到同一位置,在求两个力的合力时,需要知道其大小和方向,因此该实验需要记录弹簧测力计的读数以及绳套的方向.答案:水平放置abe,类型二,实验数据的处理及误差分析,【典例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、分度值为0.1n的弹簧测力计,沿着两个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,如图所示.这时弹簧测力计的示数可从图中读出.,(1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为n和n.(只需读到0.1n)(2)在方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力.,解析:(1)弹簧测力计的分度值为0.1n,因此,竖直向下的弹簧测力计的读数为2.5n,水平向右的弹簧测力计的读数为4.0n.(2)选方格纸中一个小方格的边长表示0.5n,合力如图所示.答案:见解析,针对训练2-1(2017全国卷,22)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,将画有坐标轴(横轴为x轴,纵轴为y轴,最小刻度表示1mm)的纸贴在水平桌面上,如图(a)所示.将橡皮筋的一端q固定在y轴上的b点(位于图示部分之外),另一端p位于y轴上的a点时,橡皮筋处于原长.(1)用一只测力计将橡皮筋的p端沿y轴从a点拉至坐标原点o,此时拉力f的大小可由测力计读出.测力计的示数如图(b)所示,f的大小为n.,解析:(1)由图可知,f的大小为4.0n.,答案:(1)4.0,(2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋p端回到a点;现使用两个测力计同时拉橡皮筋,再次将p端拉至o点,此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向,由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为f1=4.2n和f2=5.6n.用5mm长度的线段表示1n的力,以o为作用点,在图(a)中画出力f1,f2的图示,然后按平行四边形定则画出它们的合力f合;f合的大小为n,f合与拉力f的夹角的正切值为.若f合与拉力f的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内,则该实验验证了力的平