2020年高中物理验证力的平行四边形定则教案设计

高中物理验证力的平行四边形定则教案设计 验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则 如果使F1、F2的共同作用效果与另一个力F的作用效果相同(橡皮条在某一方向伸长一定的长度)，那么根据F1、F2用平行四边形定则求出的合力F，应与F在实验误差允许范围内大小相等、方向相同 实验器材 方木板一块、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)、细芯铅笔 （一）、仪器的安装 1用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上并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 （二）、操作与记录 2. 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 3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 (三)、作图及分析 4改变两个力F1与F2的大小和夹角，再重复实验两次 5用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直线，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 6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 7比较一下，力F与用平行四边形定则求出的合力F在误差范围内大小和方向上是否相同 1位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同 2角度合适：用两个弹簧测力计钩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60100之间为宜 3尽量减少误差 (1)在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内的前提下，测量数据应尽量大一些 (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方向画直线，应在细绳套两端画个投影点，去掉细绳套后，连直线确定力的方向 4统一标度：在同一次实验中，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 本实验的误差除弹簧测力计本身的误差外，还主要以下两个方面： 1读数误差 减小读数误差的方法：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 减小作图误差的方法：作图时两力的对边一定要平行，两个分力F1、F2间的夹角越大，用平行四边形作出的合力F的误差F就越大，所以实验中不要把F1、F2间的夹角取得太大。 例1、对实验原理误差分析及读数能力的考查：(1)某实验小组在探究合力的方法时，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实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法是正确的_BD_(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将橡皮条和细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_AD_(填字母代号) A弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行 B两细绳之间的夹角越大越好 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 (3)弹簧测力计的指针如图所示，由图可知拉力的大小为_4.00_N. 例2对实验操作过程的考察： 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，如图所示 (1)为完成该实验，下述操作中必需的是_bcd _ 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_改变重物质量_ 例3:有同学利用如图234所示的装置来验证力的平行四边形定则：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2和F3，回答下列问题： (1)改变钩码个数，实验能完成的是 (BCD ) A钩码的个数N1N22，N34 B钩码的个数N1N33，N24 C钩码的个数N1N2N34 D钩码的个数N13，N24，N35 (2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是 ( A ) A标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向 B量出OA、OB、OC三段绳子的长度 C用量角器量出三段绳子之间的夹角 D用天平测出钩码的质量 (3)在作图时，你认为图中_甲_是正确的(填“甲”或“乙”) 当堂反馈： 1、“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳图乙是在白纸上根据实验结果画出的图 (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_ F_ (2)本实验采用的科学方法是_B_ 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、某同学做“验证力的平行四边形定则”实验时，主要步骤是： 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用两个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，读出两个弹簧测力计的示数； 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