202X届高考物理总复习第二章相互作用实验三验证力的平行四边形定则课件新人教版

1、实验三验证力的平行四边形定则 【实验目的实验目的】1.1.验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则。则。2.2.学会用作图法处理实验数据和得出实验结论。学会用作图法处理实验数据和得出实验结论。【实验原理实验原理】等效思想：使一个力等效思想：使一个力FF的作用效果和两个力的作用效果和两个力F F1 1和和F F2 2的作用效果相同，就是使同一条一端固定的橡皮条伸的作用效果相同，就是使同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点长到同一点O O，即伸长量相同，所以，即伸长量相同，所以FF为为F F1 1和和F F2 2的合的合力，作出力力，作出力FF的图示，

2、再根据平行四边形定则作出力的图示，再根据平行四边形定则作出力F F1 1和和F F2 2的合力的合力F F的图示，比较的图示，比较F F、FF在实验误差允许的在实验误差允许的范围内是否大小相等、方向相同。范围内是否大小相等、方向相同。【实验器材实验器材】方木板、白纸、弹簧测力计方木板、白纸、弹簧测力计( (两个两个) )、橡皮条、细绳、橡皮条、细绳套套( (两个两个) )、三角板、刻度尺、图钉、三角板、刻度尺、图钉( (几个几个) )、铅笔。、铅笔。【实验过程实验过程】1.1.仪器安装：仪器安装：(1)(1)如实验原理图所示，用图钉把白纸钉在水平桌面上如实验原理图所示，用图钉把白纸钉在水平桌面

3、上的方木板上。的方木板上。(2)(2)用图钉把橡皮条的一端固定在用图钉把橡皮条的一端固定在A A点，橡皮条的另一点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套。端拴上两个细绳套。2.2.测量与记录：测量与记录：(1)(1)用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉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橡皮条，使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置O O。记录。记录两弹簧测力计的读数两弹簧测力计的读数F F1 1、F F2 2，用铅笔描下，用铅笔描下O O点的位置及点的位置及此时两细绳的方向。此时两细绳的方向。(2)(2)只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉只

4、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到同样的位置O O。记下弹簧测力计的读数。记下弹簧测力计的读数FF和细绳套和细绳套的方向。的方向。(3)(3)改变两弹簧测力计拉力的大小和方向，再重做两次改变两弹簧测力计拉力的大小和方向，再重做两次实验。实验。【数据处理数据处理】1.1.用铅笔和刻度尺从结点用铅笔和刻度尺从结点O O沿两条细绳套方向画直线，沿两条细绳套方向画直线，按选定的标度作出这两个弹簧测力计的拉力按选定的标度作出这两个弹簧测力计的拉力F F1 1和和F F2 2的的图示，并以图示，并以F F1 1和和F F2 2为邻边作平行四边形，过为邻边作平行四边形，过O O点画平行

5、点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力四边形的对角线，此对角线即为合力F F的图示。的图示。2.2.用刻度尺从用刻度尺从O O点按同样的标度沿记录的方向作出实验点按同样的标度沿记录的方向作出实验步骤中只用一个弹簧测力计的拉力步骤中只用一个弹簧测力计的拉力FF的图示。的图示。3.3.比较比较F F与与FF是否完全重合或几乎完全重合，从而验是否完全重合或几乎完全重合，从而验证平行四边形定则。证平行四边形定则。【误差分析误差分析】1.1.读数误差：减小读数误差的方法。弹簧测力计数据读数误差：减小读数误差的方法。弹簧测力计数据在条件允许的情况下，尽量大一些。读数时眼睛一定在条件允许的情况下，尽量大一

6、些。读数时眼睛一定要平视，要按有效数字的读数规则正确地读数和记录。要平视，要按有效数字的读数规则正确地读数和记录。2.2.作图误差：减小作图误差的方法。作图时两力的对作图误差：减小作图误差的方法。作图时两力的对边一定要与两力平行，两个分力边一定要与两力平行，两个分力F F1 1、F F2 2间的夹角太大间的夹角太大或太小，用平行四边形定则作出的合力或太小，用平行四边形定则作出的合力F F的误差的误差FF就就越大，所以实验中不要把越大，所以实验中不要把F F1 1、F F2 2间的夹角取得太大或间的夹角取得太大或太小。太小。【注意事项注意事项】1.1.位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点

7、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。的位置一定要相同。2.2.角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度角度合适：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，以地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以6060100100之间为宜。之间为宜。3.3.尽量减小误差：尽量减小误差：(1)(1)在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内，拉力应在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内，拉力应尽量大一些。尽量大一些。(2)(2)细绳套应适当长一些，便于确定力的方向。细绳套应适当长一些，便于确定力的方向。4.4.统一标度：在同一次实验中，画力的图示选定

8、的标统一标度：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，使力的图示稍大一度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些。些。热点一教材原型实验热点一教材原型实验典例典例1 (20181 (2018天津高考天津高考) )某研究小组做某研究小组做“验证力的验证力的平行四边形定则平行四边形定则”实验，所用器材有：方木板一块，实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为白纸，量程为5 N5 N的弹簧测力计两个，橡皮条的弹簧测力计两个，橡皮条( (带两个带两个较长的细绳套较长的细绳套) )，刻度尺，图钉，刻度尺，图钉( (若干个若干个) )。(1)(1)具体操作前，同学们提出了如下

9、关于实验操作的建具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有议，其中正确的有_。A.A.橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B.B.重复实验再次进行验证时，结点重复实验再次进行验证时，结点O O的位置可以与前一的位置可以与前一次不同次不同C.C.使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度视线应正对测力计刻度D.D.用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力于只用一个测力计时的拉力(2)(2)该小组

10、的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置留下的标注信息有结点位置O O、力的标度、分力和合力、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如图所示。其中对于的大小及表示力的作用线的点，如图所示。其中对于提高实验精度最有利的是提高实验精度最有利的是_。【解析解析】(1)(1)为了使实验结果更具有普遍性，在实验过为了使实验结果更具有普遍性，在实验过程中不应让橡皮条的拉力方向具有特殊的角度或位置，程中不应让橡皮条的拉力方向具有特殊的角度或位置，A A错误；只要这一次实验时用一个力和用两个力拉的效错误；只要这一次实验时用一个力和用两

11、个力拉的效果相同即可，即果相同即可，即O O点位置相同，不需要再次重复实验时点位置相同，不需要再次重复实验时的的O O点位置必须相同，点位置必须相同，B B正确；使用测力计时，施力方正确；使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时，视线应正对弹簧测力计向应沿测力计轴线；读数时，视线应正对弹簧测力计的刻度，的刻度，C C正确；合力可以大于任一个分力，也可以等正确；合力可以大于任一个分力，也可以等于分力，还可以小于任一分力，于分力，还可以小于任一分力，D D错误。错误。(2)A(2)A、D D实验中选取的力的标度过大，导致画力时，线实验中选取的力的标度过大，导致画力时，线段太短，不利于实验精确度

12、；段太短，不利于实验精确度；B B图和图和C C图选用的标度相图选用的标度相同，但同，但C C中力太小，不利于作平行四边形，故中力太小，不利于作平行四边形，故B B符合题符合题意。意。答案：答案：(1)B(1)B、C C(2)B(2)B热点二创新拓展实验热点二创新拓展实验题型题型1 1实验器材改进实验器材改进典例典例2 (20192 (2019衡阳模拟衡阳模拟) )如图所示，某实验小组的同如图所示，某实验小组的同学利用学利用DISDIS实验装置研究支架上力的分解。实验装置研究支架上力的分解。A A、B B为两个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相同的双向力传感器，该型号传感器

13、在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负。数为正，受到压力时读数为负。A A连接质量不计的细连接质量不计的细绳，可沿固定的板做圆弧形移动。绳，可沿固定的板做圆弧形移动。B B固定不动，通过光固定不动，通过光滑铰链连接长滑铰链连接长0.3 m0.3 m的杆。将细绳连接在杆右端的杆。将细绳连接在杆右端O O点构点构成支架。保持杆在水平方向，按如下步骤操作：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测量绳子与水平杆的夹角AOB=AOB=对两个传感器进行调零对两个传感器进行调零用另一根绳在用另一根绳在O O点悬挂一个钩码，记录两传感器的读点悬挂一个钩码，记录两传感器的读数数取下钩

14、码，移动传感器取下钩码，移动传感器A A改变改变角角重复上述实验步骤，得到表格。重复上述实验步骤，得到表格。F F1 1/N/N1.0011.0010.5800.5801.0021.002F F2 2/N/N-0.868-0.868 -0.291-0.2910.8650.86530306060150150(1)(1)根据表格数据，根据表格数据，A A传感器对应的是力传感器对应的是力_(_(选选填填“F F1 1”或或“F F2 2”)”)，钩码质量为，钩码质量为_kg(_kg(保留一保留一位有效数字位有效数字) )。(2)(2)本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正本实验中多次对传感器进

15、行调零，对此操作说明正确的是确的是( () )A.A.因为事先忘记调零因为事先忘记调零B.B.何时调零对实验结果没有影响何时调零对实验结果没有影响C.C.为了消除横杆自身重力对结果的影响为了消除横杆自身重力对结果的影响D.D.可以完全消除实验的误差可以完全消除实验的误差【创新点分析创新点分析】(1)(1)力的测量由传感器完成。力的测量由传感器完成。(2)(2)由重物的拉力的平衡力确定合力。由重物的拉力的平衡力确定合力。【解析解析】(1)A(1)A传感器中的力均为正值，故传感器中的力均为正值，故A A传感器对应传感器对应的是表中力的是表中力F F1 1，平衡时，平衡时，mg=Fmg=F1 1si

16、nsin，当，当=30=30时，时，F F1 1=1.001 N=1.001 N，可求得，可求得m0.05 kgm0.05 kg。(2)(2)在挂钩码之前，对传感器进行调零，目的是消除横在挂钩码之前，对传感器进行调零，目的是消除横杆自身重力对结果的影响，故杆自身重力对结果的影响，故C C正确。正确。答案：答案：(1)F(1)F1 10.050.05(2)C(2)C题型题型2 2实验原理创新实验原理创新典例典例3 (20183 (2018上饶模拟上饶模拟) )某实验小组用一只弹簧测力某实验小组用一只弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则，设计和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则，

17、设计了如图所示的实验装置，固定在竖直木板上的量角计了如图所示的实验装置，固定在竖直木板上的量角器的直边水平，橡皮筋的一端固定于量角器的圆心器的直边水平，橡皮筋的一端固定于量角器的圆心O O的的正上方正上方A A处，另一端系绳套处，另一端系绳套1 1和绳套和绳套2 2。主要实验步骤如。主要实验步骤如下：下：.弹簧测力计挂在绳套弹簧测力计挂在绳套1 1上竖直向下拉橡皮筋，使橡上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达皮筋的结点到达O O处，记下弹簧测力计的示数处，记下弹簧测力计的示数F F；.弹簧测力计挂在绳套弹簧测力计挂在绳套1 1上，手拉着绳套上，手拉着绳套2 2，缓慢拉橡，缓慢拉橡皮筋，使橡皮筋

18、的结点到达皮筋，使橡皮筋的结点到达O O处，此时绳套处，此时绳套1 1沿沿0 0方向，方向，绳套绳套2 2沿沿120120方向，记下弹簧测力计的示数方向，记下弹簧测力计的示数F F1 1；.根据力的平行四边形定则计算绳套根据力的平行四边形定则计算绳套1 1的拉力的拉力F F1 1=_=_；.比较比较_，即可初步验证；，即可初步验证；.只改变绳套只改变绳套2 2的方向，重复上述实验步骤。的方向，重复上述实验步骤。回答下列问题：回答下列问题：(1)(1)完成实验步骤：完成实验步骤：_；_。(2)(2)将绳套将绳套1 1由由0 0方向缓慢转动到方向缓慢转动到6060方向，同时绳套方向，同时绳套2 2由由120120方向缓慢转动到方向缓慢转动到180180方向，此过程中保持