高三复习实验二验证力的平行四边形定则

1、第第5 5课时实验二课时实验二: :验证力的平行四边形验证力的平行四边形定则定则 实验基础实验基础热点透析热点透析实验创新实验创新素能提升素能提升实验基础实验基础 固本求源固本求源 提高技能提高技能原理与操作原理与操作处理与分析处理与分析一、数据处理一、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沿两条细绳方向画直线沿两条细绳方向画直线, ,按选定的标按选定的标度作出这两个弹簧测力计的拉力度作出这两个弹簧测力计的拉力F1F1和和F2F2的图示的图示, ,作平行四边形作平行四边形, ,过过O O点画对角线即为合力点画对角线即为合力F F的图示的图示. .2.2.用刻度尺从用刻度

2、尺从O O点按同样的标度沿记录的方向作出只用一个弹点按同样的标度沿记录的方向作出只用一个弹簧测力计的拉力簧测力计的拉力FF的图示的图示. .二、误差分析二、误差分析1.1.弹簧测力计本身不够准确造成系统误差弹簧测力计本身不够准确造成系统误差. .2.2.弹簧测力计读数和作图不准造成偶然误差弹簧测力计读数和作图不准造成偶然误差. .三、注意事项三、注意事项1.1.位置不变位置不变同一次实验中橡皮条拉长后的结点同一次实验中橡皮条拉长后的结点O O必须保持不变必须保持不变. .2.2.拉力拉力(1)(1)细绳应适当长一些细绳应适当长一些, ,便于确定力的方向便于确定力的方向. .不要直接沿细绳方不要

3、直接沿细绳方向画直线向画直线, ,应在细绳两端画两个射影点应在细绳两端画两个射影点. .取掉细绳后取掉细绳后, ,连直线确连直线确定力的方向定力的方向. .(2)(2)应尽量使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的应尽量使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内同一平面内. .(3)(3)弹簧测力计数据尽量大些弹簧测力计数据尽量大些, ,读数时眼睛要正视读数时眼睛要正视, ,要按有效数要按有效数字正确读数和记录字正确读数和记录. .3.3.作图作图(1)(1)在同一次实验中在同一次实验中, ,选定的比例要相同选定的比例要相同. .(2)(2)两分力夹角不能太大或太小两分力夹角不

4、能太大或太小, ,作图时两力与对边一定要平行作图时两力与对边一定要平行. .四、创新改进四、创新改进根据误差来源、改变测量工具、巧用实验原理根据误差来源、改变测量工具、巧用实验原理实验误差的大小是本实验成功与否的关键实验误差的大小是本实验成功与否的关键, ,最近几年内关于这部分高考题大最近几年内关于这部分高考题大多是巧用实验原理多是巧用实验原理, ,围绕误差来源和实验操作的注意事项围绕误差来源和实验操作的注意事项, ,从改变测量工具方从改变测量工具方面命题面命题. .例如例如:2014:2014年江苏卷的实验题中年江苏卷的实验题中, ,就要求就要求“对验证力的平行四边形定对验证力的平行四边形定

5、则实验提出两点注意事项则实验提出两点注意事项”;2012;2012年浙江理综的实验题中年浙江理综的实验题中, ,改变测量工具进行改变测量工具进行实验实验, ,巧用实验原理处理实验数据巧用实验原理处理实验数据, ,如图如图1 1、图、图2 2所示所示. .热点透析热点透析 追踪热点追踪热点 拓宽思路拓宽思路实验原理及操作技巧实验原理及操作技巧 热点一热点一【例【例1 1】 在探究求合力的方法时在探究求合力的方法时, ,先将橡皮条的一端固定在先将橡皮条的一端固定在水平木板上水平木板上, ,另一端系上带有绳套的两根细绳另一端系上带有绳套的两根细绳. .实验时实验时, ,需要需要两次拉伸橡皮条两次拉伸

6、橡皮条, ,一次是通过两细绳用两个弹簧测力计互成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角度地拉橡皮条, ,另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条皮条. .(1)(1)实验对两次拉伸橡皮条的要求中实验对两次拉伸橡皮条的要求中, ,应该将橡皮条和绳的结应该将橡皮条和绳的结点沿相同方向拉到点沿相同方向拉到位置位置( (填填“同一同一”或或“不同不同”).).(2)(2)同学们在操作过程中有如下讨论同学们在操作过程中有如下讨论, ,其中对减小实验误差有益其中对减小实验误差有益的说法是的说法是( (填字母代号填字母代号).).A.A.用两个弹簧测力计通过

7、细绳拉橡皮条时用两个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条时, ,拉力间的角度要小拉力间的角度要小一些一些B.B.弹簧测力计、细绳、橡皮条要尽量与木板平行弹簧测力计、细绳、橡皮条要尽量与木板平行C.C.用两弹簧测力计同时拉细绳时两弹簧测力计示数之差应尽可用两弹簧测力计同时拉细绳时两弹簧测力计示数之差应尽可能小能小D.D.标记同一细绳方向的两点要远些标记同一细绳方向的两点要远些思路点拨思路点拨: : (1)(1)两分力的作用效果与合力的作用效果是等效替两分力的作用效果与合力的作用效果是等效替代关系代关系. .(2)(2)两分力间夹角要合适两分力间夹角要合适, ,以便作图时布满整个纸张以便作图时布满整个纸张.

8、 .解析解析: : (1)(1)只有拉到同一位置时只有拉到同一位置时, ,两次的作用效果才能相同两次的作用效果才能相同. .(2)(2)用两个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条时用两个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条时, ,两力间的角度应较两力间的角度应较大一些大一些, ,便于实验结果更准确便于实验结果更准确, ,故选项故选项A A错误错误; ;弹簧测力计、细绳、弹簧测力计、细绳、橡皮条要尽量与木板平行橡皮条要尽量与木板平行, ,如果不平行会导致在木板上画出的如果不平行会导致在木板上画出的力的图示与实际不符力的图示与实际不符, ,故选项故选项B B正确正确; ;两弹簧测力计示数之差的两弹簧测力计示数之差的大

9、小对实验没有影响大小对实验没有影响, ,故选项故选项C C错误错误; ;标记同一细绳方向的两点标记同一细绳方向的两点比较近时比较近时, ,所画直线的方向误差就较大所画直线的方向误差就较大, ,故选项故选项D D正确正确. .答案答案: : (1) (1)同一同一(2)BD(2)BD方法技巧方法技巧 操作不忘操作不忘“三三”“”“二二”“”“一一”用两个弹簧测力计拉橡皮条时的用两个弹簧测力计拉橡皮条时的“三记录三记录”(”(记录两弹簧测力记录两弹簧测力计示数、两细绳方向和结点计示数、两细绳方向和结点O O的位置的位置),),用一个弹簧测力计拉橡用一个弹簧测力计拉橡皮条时的皮条时的“二记录二记录”

10、(”(记录弹簧测力计示数和细绳方向记录弹簧测力计示数和细绳方向) )及及“一一注意注意”(”(结点结点O O的位置必须在同一位置的位置必须在同一位置).).实验数据处理方法实验数据处理方法热点二热点二【例【例2 2】 (2014(2014江苏卷江苏卷) )小明通过实验验证力的平行四边形定则小明通过实验验证力的平行四边形定则. .(2)(2)仔细分析实验仔细分析实验, ,小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化, ,影响实验结果影响实验结果. .他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度, ,发

11、现读数发现读数不相同不相同, ,于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响. .实验装置如图实验装置如图2 2所示所示, ,将一张白纸固定在竖直放置的木板上将一张白纸固定在竖直放置的木板上, ,橡皮筋的上端固橡皮筋的上端固定于定于O O点点, ,下端下端N N挂一重物挂一重物. .用与白纸平行的水平力缓慢地移动用与白纸平行的水平力缓慢地移动N,N,在白纸上记录在白纸上记录下下N N的轨迹的轨迹. .重复上述过程重复上述过程, ,再次记录下再次记录下N N的轨迹的轨迹. .两次实验记录的轨迹如图两次实验记录的轨迹如图3 3所示所示. .过过O O点作一条

12、直线与轨迹交于点作一条直线与轨迹交于a a、b b两点两点, ,则实验则实验中橡皮筋分别被拉伸到中橡皮筋分别被拉伸到a a和和b b时所受拉力时所受拉力F Fa a、F Fb b的大小关系为的大小关系为.(3)(3)根据根据(2)(2)中的实验中的实验, ,可以得出的实验结果有哪些可以得出的实验结果有哪些?(?(填写选项填写选项前的字母前的字母)()() )A.A.橡皮筋的长度与受到的拉力成正比橡皮筋的长度与受到的拉力成正比B.B.两次受到的拉力相同时两次受到的拉力相同时, ,橡皮筋第橡皮筋第2 2次的长度较长次的长度较长C.C.两次被拉伸到相同长度时两次被拉伸到相同长度时, ,橡皮筋第橡皮筋

13、第2 2次受到的拉力较大次受到的拉力较大D.D.两次受到的拉力相同时两次受到的拉力相同时, ,拉力越大拉力越大, ,橡皮筋两次的长度之差越橡皮筋两次的长度之差越大大(4)(4)根据小明的上述实验探究根据小明的上述实验探究, ,请对验证力的平行四边形定则实请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项验提出两点注意事项. .思路点拨思路点拨: : (1)(1)作图时选适当的标度作图时选适当的标度, ,作出的平行四边形尽可能作出的平行四边形尽可能大大.(2).(2)在在a a、b b两点时两点时, ,结点结点N N受到完全相同的三个力的作用受到完全相同的三个力的作用. .(3)(3)橡皮筋的形变量

14、和所受到的力有关橡皮筋的形变量和所受到的力有关, ,选项选项A A错误错误; ;从图上看从图上看, ,第第2 2次运动轨迹远离次运动轨迹远离O O点点, ,橡皮筋第橡皮筋第2 2次的形变量大次的形变量大, ,选项选项B B正确正确; ;两次拉伸到相同长度两次拉伸到相同长度, ,第第2 2次对应的力小次对应的力小, ,选项选项C C错误错误; ;拉力越大拉力越大, ,由题图由题图3 3可得橡皮筋两次的长度差越大可得橡皮筋两次的长度差越大, ,故选项故选项D D正确正确. .(4)(4)注意选取橡皮筋的技巧注意选取橡皮筋的技巧: :一要新一要新; ;二要弹性好二要弹性好; ;三不要超过三不要超过弹

15、性限度弹性限度. .故拉力不应该太大故拉力不应该太大; ;橡皮筋不能太长橡皮筋不能太长; ;选用弹性较好选用弹性较好的橡皮筋的橡皮筋. .答案答案: : (1) (1)见解析见解析(F(F合合=4.6=4.64.9 N4.9 N都算对都算对) )(2)F(2)Fa a=F=Fb b (3)BD(3)BD(4)(4)橡皮筋拉伸不宜过长橡皮筋拉伸不宜过长; ;选用新橡皮筋选用新橡皮筋( (或或: :拉力不宜拉力不宜过大过大; ;选用弹性好的橡皮筋选用弹性好的橡皮筋; ;换用弹性好的弹簧换用弹性好的弹簧) )方法技巧方法技巧 在同一实验中在同一实验中, ,画力的图示选定的标度要相同画力的图示选定的标

16、度要相同, ,并且要恰当选定并且要恰当选定标度标度, ,使力的图示稍大一些使力的图示稍大一些. .实验创新实验创新 瞻新动向瞻新动向 探新类题探新类题改变测量工具巧用实验原理改变测量工具巧用实验原理【典例】【典例】在在“探究求合力的方法探究求合力的方法”实验中实验中, ,现有木板、白纸、图钉、现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧测力计橡皮筋、细绳套和一把弹簧测力计. .(1)(1)为完成实验为完成实验, ,某同学另找来一根弹簧某同学另找来一根弹簧, ,先测量其劲度系数先测量其劲度系数, ,得到的实得到的实验数据如表验数据如表: :弹力弹力F(N)F(N)0.500.501.001.0

17、01.501.502.002.002.502.503.003.003.503.50伸长量伸长量x(10 x(10-2-2 m) m)0.740.741.801.802.802.803.723.724.604.605.585.586.426.42用作图法求得该弹簧的劲度系数用作图法求得该弹簧的劲度系数k=k=N/m;N/m;(2)(2)弹簧测力计的读数为弹簧测力计的读数为2.10 N,2.10 N,利用作图法作出合力的图示利用作图法作出合力的图示, ,如如图图( (乙乙) )所示所示. .( (甲甲) ) ( (乙乙) ) (3)(3)由由(2)(2)中图示可得中图示可得F F合合=3.3 N.

18、=3.3 N.答案答案: : (1) (1)图见解析图见解析53(5153(515555均可均可) )(2)2.10(2.08(2)2.10(2.082.122.12均可均可) )图见解析图见解析(3)3.3(3.1(3)3.3(3.13.53.5均可均可) )命题创新命题创新以本实验为背景以本实验为背景, ,以实验中操作的注意事项、误差来源设置条件以实验中操作的注意事项、误差来源设置条件, ,或或通过改变实验条件、实验仪器设置题目通过改变实验条件、实验仪器设置题目. .命题动向命题动向1:1:考查对实验原理的理解、实验方法的迁移考查对实验原理的理解、实验方法的迁移命题动向命题动向2:2:实验

19、器材的改进实验器材的改进(1)(1)用传感器测力大小用传感器测力大小. .(2)(2)钩码和滑轮的组合取代弹簧测力计钩码和滑轮的组合取代弹簧测力计. .(3)(3)用橡皮筋取代弹簧测力计用橡皮筋取代弹簧测力计. .三个相同的橡皮筋三个相同的橡皮筋, ,可将三个橡皮筋系于一点可将三个橡皮筋系于一点, ,互成角度地将它们拉互成角度地将它们拉长长, ,记下各自的拉力方向记下各自的拉力方向, ,伸长后的长度伸长后的长度, ,并测出原长并测出原长, ,根据伸长量确根据伸长量确定三个拉力的大小关系定三个拉力的大小关系. .素能提升素能提升 模拟实验模拟实验 操作演练操作演练1.1.对于对于“验证力的平行四

20、边形定则验证力的平行四边形定则”的实验的实验, ,某同学有以下认识某同学有以下认识: :A.A.实验中两个分力的夹角取得越大越好实验中两个分力的夹角取得越大越好B.B.细绳以及弹簧测力计所在平面必须与木板平行细绳以及弹簧测力计所在平面必须与木板平行C.C.拉橡皮条的细绳要长些拉橡皮条的细绳要长些, ,用铅笔画出两个定点的位置时用铅笔画出两个定点的位置时, ,应使这应使这两个点的距离尽量远些两个点的距离尽量远些D.D.作图要用细芯铅笔作图要用细芯铅笔, ,图的比例要尽量大些图的比例要尽量大些, ,要用严格的几何作图要用严格的几何作图法作出平行四边形法作出平行四边形, ,图旁要画出表示力的比例线段

21、图旁要画出表示力的比例线段, ,且注明每个力且注明每个力的大小和方向的大小和方向以上操作可以减小误差的是以上操作可以减小误差的是.解析解析: :如果两个分力夹角太大如果两个分力夹角太大, ,则合力很小则合力很小, ,用平行四边形作图用平行四边形作图法得出的合力的误差也较大法得出的合力的误差也较大, ,所以实验中不能把夹角取得太所以实验中不能把夹角取得太大大,A,A错误错误; ;为了减小摩擦为了减小摩擦, ,橡皮条、细绳、弹簧测力计应在同橡皮条、细绳、弹簧测力计应在同一平面内一平面内, ,且弹簧测力计的方向要与拉力的方向保持在一条直且弹簧测力计的方向要与拉力的方向保持在一条直线上线上, ,以免挂

22、钩与弹簧测力计之间产生摩擦以免挂钩与弹簧测力计之间产生摩擦,B,B正确正确; ;为了减小为了减小力的方向的误差力的方向的误差, ,橡皮条的细绳要长些橡皮条的细绳要长些, ,标记方向时所画的两标记方向时所画的两个点的距离要尽量远些个点的距离要尽量远些,C,C正确正确; ;由于画力的图示时总是有一定由于画力的图示时总是有一定的误差的误差, ,为了减小画图时产生的误差为了减小画图时产生的误差, ,要用细芯铅笔要用细芯铅笔, ,画的图要画的图要适当大一些适当大一些, ,而且每个力都不应该太小而且每个力都不应该太小, ,所以所以D D正确正确. .答案答案: :BCDBCD2.(20152.(2015包钢一中月考包钢一中月考) )在在“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”实验中实验中, ,需要将橡皮需要将橡皮条的一端固定在水平木板上条的一端固定在水平木板上, ,将橡皮条的另一端系两根细绳将橡皮条的另一端系两根细绳, ,细绳的另一端都细绳的另一端都有绳套有绳套. .先用一个弹簧测力计钩住绳套先用一个弹簧测力计钩住绳套, ,拉橡皮条的另一端到某一点并记下该拉橡皮条的另一端到某一点并记下该点的位置点的位置; ;再用两个弹簧测力计分别钩住绳套再用两个弹簧测力计分别钩住绳套, ,并互成角度地拉橡皮条并互成角度地拉橡皮条. .某同某同学认为在此过程中必须注意以下几项学认为在此过程中必须注意