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

1、实验三验证力的平行四边形定则实验三验证力的平行四边形定则误差分析误差分析(1)误差来源误差来源除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等。除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等。(2)减小误差的方法减小误差的方法(1)结点结点O定位定位O点时要力求准确。点时要力求准确。同一次实验中橡皮条拉长后的同一次实验中橡皮条拉长后的O点必须保持不变。点必须保持不变。(2)拉力拉力用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向。用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向。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

2、。同一平面内。两个分力两个分力F1、F2间的夹角间的夹角不要太大或太小。不要太大或太小。(3)作图作图在同一次实验中，选定的标度要相同。在同一次实验中，选定的标度要相同。严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力。合力。注意事项注意事项操作不忘操作不忘“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的位置的位置)，用一个弹簧测力计，用一个弹簧测力计拉橡皮条时的拉橡皮条时的“二记录二记录”(记录弹簧测力计示数

3、和细绳方向记录弹簧测力计示数和细绳方向)及及“一注意一注意”(结点结点O的位置必须在同一位置的位置必须在同一位置)等。等。热点一教材原型实验热点一教材原型实验【例【例1】某同学做某同学做“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”的实验如图的实验如图1甲甲所示，其中所示，其中A为固定橡皮条的图钉，为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，为橡皮条与细绳的结点，OB和和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。图图1(1)如果没有操作失误，图乙中的如果没有操作失误，图乙中的F与与F两力中，方向一定沿两力中，方向一定沿AO方向的是方向的是_。

4、(2)本实验采用的科学方法是本实验采用的科学方法是_。A.理想实验法理想实验法 B.等效替代法等效替代法C.控制变量法控制变量法 D.建立物理模型法建立物理模型法(3)实验时，主要的步骤是：实验时，主要的步骤是：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；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；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，用两个弹簧测

5、力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置使橡皮条伸长，结点到达某一位置O，记录下，记录下O点的位置，读点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；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力F1和和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力的图示，并用平行四边形定则求出合力F；E.只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力个力F

6、的图示；的图示；F.比较比较F和和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。上述步骤中，上述步骤中，有重要遗漏的步骤的序号是有重要遗漏的步骤的序号是_和和_；遗漏的内容分别是遗漏的内容分别是_和和_。解析解析(1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿点的拉力一定沿AO方向；而两根弹簧测力计拉橡皮条至方向；而两根弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力，根据平行四点的拉力，根据平行四边形定则作出两弹簧测力计拉力的合力，由于误差的存在，边形定则作出两弹簧测力计拉力的合力，由于误差的存在，不一定沿不一定沿AO方向，故一定沿方向，故一定沿A

7、O方向的是方向的是F。(2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们的作用一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们的作用效果可以等效替代，故选项效果可以等效替代，故选项B正确。正确。(3)根据根据“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”实验的操作规程可知，实验的操作规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是有重要遗漏的步骤的序号是C、E。在在C中未记下两条细绳的方向，中未记下两条细绳的方向，E中未说明是否把橡皮条的中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置结点拉到同一位置O。答案答案(1)F(2)B(3)CEC中应加上中应加上“记下两条细绳记下两条细绳的方向的方向”E中应说明中应说明“把橡

8、皮条的结点拉到同一位置把橡皮条的结点拉到同一位置O”【变式训练【变式训练1】完成以下】完成以下“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”实验的实验的几个主要步骤：几个主要步骤：图图2(1)如图如图2甲，用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉甲，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，记下结点橡皮条，使橡皮条伸长，记下结点O的位置、两弹簧测力计的读的位置、两弹簧测力计的读数数F1、F2以及两细绳套的方向。以及两细绳套的方向。(2)如图乙，用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到如图乙，用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到_，记下细绳套的方向，记下

9、细绳套的方向(如图丙中的如图丙中的c)，读得弹簧测力计，读得弹簧测力计的示数的示数F_。(3)如图丙，按选定的标度作出了如图丙，按选定的标度作出了F1、F2的图示，请在图丙中：的图示，请在图丙中：按同样的标度作出力按同样的标度作出力F的图示；的图示；按力的平行四边形定则作出按力的平行四边形定则作出F1、F2的合力的合力F。(4)若若F与与F_，则平行四边形定则得到，则平行四边形定则得到验证。验证。解析解析(2)如题图乙，用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条如题图乙，用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到同一位置的结点拉到同一位置O，记下细绳套的方向，由图示弹簧测力，记下细绳套的方向，由图示

10、弹簧测力计可读得弹簧测力计的示数计可读得弹簧测力计的示数F4.0 N。(3)作出力作出力F的图示如图所示。的图示如图所示。根据力的平行四边形定则，作出根据力的平行四边形定则，作出F1、F2的合力的合力F，如图所，如图所示。示。(4)若有若有F与与F在误差范围内大小相等，方向相同，则平行四边在误差范围内大小相等，方向相同，则平行四边形定则得到验证。形定则得到验证。答案答案(2)同一位置同一位置O4.0 N(3)见解析见解析(4)在误差范围内大在误差范围内大小相等，方向相同小相等，方向相同热点二实验拓展创新热点二实验拓展创新实验拓展创新的两种方法实验拓展创新的两种方法以本实验为背景，以实验中操作的

11、注意事项、误差来源设置条以本实验为背景，以实验中操作的注意事项、误差来源设置条件，或通过改变实验条件、实验仪器设置题目。件，或通过改变实验条件、实验仪器设置题目。1.对实验原理的理解、实验方法的迁移对实验原理的理解、实验方法的迁移【例【例2】(2018昆明市教学质量检测昆明市教学质量检测)某学生实验小组设计了一某学生实验小组设计了一个个“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”的实验，装置如图的实验，装置如图3甲所示，甲所示，在竖直放置的木板上部附近两侧，固定两个力传感器，同一高在竖直放置的木板上部附近两侧，固定两个力传感器，同一高度放置两个可以移动的定滑轮，两根细绳跨过定滑轮分别与两度

12、放置两个可以移动的定滑轮，两根细绳跨过定滑轮分别与两力传感器连接，在两细绳连接的结点力传感器连接，在两细绳连接的结点O下方悬挂钩码，力传感下方悬挂钩码，力传感器器1、2的示数分别为的示数分别为F1，F2，调节两个定滑轮的位置可以改变，调节两个定滑轮的位置可以改变两细绳间的夹角。实验中使用若干相同的钩码，每个钩码质量两细绳间的夹角。实验中使用若干相同的钩码，每个钩码质量均为均为100克，取克，取g9.8 m/s2。图图3(1)关于实验，下列说法正确的是关于实验，下列说法正确的是()A.实验开始前，需要调节木板使其位于竖直平面内实验开始前，需要调节木板使其位于竖直平面内B.每次实验都必须保证结点位

13、于每次实验都必须保证结点位于O点点C.实验时需要记录钩码数量、两力传感器的示数和三细绳的实验时需要记录钩码数量、两力传感器的示数和三细绳的方向方向D.实验时还需要用一个力传感器单独测量悬挂于实验时还需要用一个力传感器单独测量悬挂于O点钩码的总点钩码的总重力重力(2)根据某次实验得到的数据，该同学已经按照力的图示的要根据某次实验得到的数据，该同学已经按照力的图示的要求画出了求画出了F1、F2，请你作图得到，请你作图得到F1、F2的合力的合力F(只作图，不只作图，不求大小求大小)，并写出该合力不完全竖直的一种可能原因，并写出该合力不完全竖直的一种可能原因_。解析解析(1)实验开始前，需要调节木板使

14、其位于竖实验开始前，需要调节木板使其位于竖直平面内，以保证钩码重力等于细线中的拉力，选直平面内，以保证钩码重力等于细线中的拉力，选项项A正确；该装置每次实验不需要保证结点位于正确；该装置每次实验不需要保证结点位于O点，选项点，选项B错误；实验时需要记录钩码数量、两力错误；实验时需要记录钩码数量、两力传感器的示数和三细绳的方向，选项传感器的示数和三细绳的方向，选项C正确；悬挂正确；悬挂于于O点钩码的总重力可以根据钩码的质量得出，不点钩码的总重力可以根据钩码的质量得出，不需要力传感器测量，选项需要力传感器测量，选项D错误。错误。(2)(2)利用平行四边形定则作出利用平行四边形定则作出F1和和F2的

15、合力的合力F。该合力。该合力方向不完全在竖直方向的可能原因是定滑轮有摩擦、方向不完全在竖直方向的可能原因是定滑轮有摩擦、木板未竖直放置等。木板未竖直放置等。答案答案(1)AC(2)如解析图所示定滑轮有摩擦、木板如解析图所示定滑轮有摩擦、木板未竖直放置等未竖直放置等(回答出一项合理答案即可回答出一项合理答案即可)(1)弹簧测力计挂在绳套弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的结点上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达到达O点处，记下弹簧测力计的示数点处，记下弹簧测力计的示数F；【变式训练【变式训练2】某实验小组用一支弹簧测力计和一个量角器等器】某实验小组用一支弹簧测力计和一个量角器等器

16、材验证力的平行四边形定则，设计了如图材验证力的平行四边形定则，设计了如图4所示的实验装置，固所示的实验装置，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角器的圆心O的正上方的正上方A处，另一端系绳套处，另一端系绳套1和绳套和绳套2，主要实验，主要实验步骤如下：步骤如下：图图4(2)弹簧测力计挂在绳套弹簧测力计挂在绳套1上，手拉着绳套上，手拉着绳套2，缓慢拉橡皮筋，缓慢拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达使橡皮筋的结点到达O处，此时绳套处，此时绳套1沿沿0方向，绳套方向，绳套2沿沿120方向，记下弹簧测力计的示数方向，记下弹簧测

17、力计的示数F；(3)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的拉力为的拉力为_；(4)比较比较_即可初步验证；即可初步验证；(5)只改变绳套只改变绳套2的方向，重复上述实验步骤；的方向，重复上述实验步骤；(6)将绳套将绳套1由由0方向缓慢转动到方向缓慢转动到60方向，同时绳套方向，同时绳套2由由120方向缓慢转动到方向缓慢转动到180方向，此过程中保持橡皮筋的结方向，此过程中保持橡皮筋的结点在点在O处不动，保持绳套处不动，保持绳套1和绳套和绳套2的夹角的夹角120不变，关于绳不变，关于绳套套1的拉力大小的变化，下列结论正确的是的拉力大小的变化，下列结论正确的是_。(填选项

18、填选项前的序号前的序号)A.逐渐增大逐渐增大 B.先增大后减小先增大后减小C.逐渐减小逐渐减小 D.先减小后增大先减小后增大1.(2017河南模拟河南模拟)某同学找到一条遵循胡克定律的橡皮筋并利某同学找到一条遵循胡克定律的橡皮筋并利用如下实验器材验证平行四边形定则：刻度尺、三角板、铅用如下实验器材验证平行四边形定则：刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子、质量不同的小重物若干、木板。实笔、细绳、白纸、钉子、质量不同的小重物若干、木板。实验方案如下：验方案如下：甲甲 乙乙图图5将橡皮筋的两端分别与两条细绳相连，测出橡皮筋的原长；将橡皮筋的两端分别与两条细绳相连，测出橡皮筋的原长；将橡皮筋一端细绳

19、用钉子固定在竖直木板上的将橡皮筋一端细绳用钉子固定在竖直木板上的A点，在橡皮筋点，在橡皮筋的中点的中点O用细绳系住重物，使重物自然下垂，如图用细绳系住重物，使重物自然下垂，如图5甲所示；甲所示；将橡皮筋的另一端细绳固定在竖直木板上的将橡皮筋的另一端细绳固定在竖直木板上的B点，如图乙所示。点，如图乙所示。(1)为完成本实验，下列还必须测量的物理量为为完成本实验，下列还必须测量的物理量为_。(填选项填选项前字母前字母)A.小重物的质量小重物的质量B.细绳的长度细绳的长度C.图甲中图甲中OA段橡皮筋的长度段橡皮筋的长度D.图乙中图乙中OA和和OB段橡皮筋的长度段橡皮筋的长度(2)在完成本实验的过程中

20、，必须注意的事项是在完成本实验的过程中，必须注意的事项是_。(填填选项前字母选项前字母)A.橡皮筋两端连接的细绳长度必须相同橡皮筋两端连接的细绳长度必须相同B.图乙中图乙中A、B两点必须等高两点必须等高C.图乙中连接小重物细绳必须在图乙中连接小重物细绳必须在OA、OB夹角的角平分线上夹角的角平分线上D.记录图甲中记录图甲中O点的位置和点的位置和OA的方向的方向E.记录图乙中记录图乙中O点的位置和点的位置和OA、OB的方向的方向(3)若钉子位置固定，利用现有器材改变实验效果，可采用的若钉子位置固定，利用现有器材改变实验效果，可采用的方法是方法是_。解析解析(1)橡皮筋遵循胡克定律，要测量拉力可以

21、通过测量橡橡皮筋遵循胡克定律，要测量拉力可以通过测量橡皮筋的长度和原长，得到橡皮筋的伸长量，根据拉力大小与皮筋的长度和原长，得到橡皮筋的伸长量，根据拉力大小与伸长量成比例作力的图示。故选伸长量成比例作力的图示。故选C、D。(2)橡皮筋连接的细绳要稍微长些，并非要求等长，橡皮筋连接的细绳要稍微长些，并非要求等长，A错误；错误；图乙中图乙中A、B两点不用必须等高，两点不用必须等高，B错误；图乙中连接小重物错误；图乙中连接小重物的细绳可以在的细绳可以在OA、OB夹角的角平分线上，也可以不在，夹角的角平分线上，也可以不在，C错错误；图甲中误；图甲中O点的位置和点的位置和OA的方向不需要记录，的方向不需

22、要记录，D错误；需要错误；需要记录图乙中记录图乙中O点的位置和点的位置和OA、OB的方向，的方向，E正确。正确。(3)在钉子位置不变的情况下，要改变实验效果，只有改变小在钉子位置不变的情况下，要改变实验效果，只有改变小重物的质量。故可采用的方法是更换小重物。重物的质量。故可采用的方法是更换小重物。答案答案(1)CD(2)E(3)更换小重物更换小重物2.小白用如图小白用如图6所示的装置验证所示的装置验证“力的平行四边形定则力的平行四边形定则”，其部分，其部分实验操作如下。实验操作如下。 (1)请完成下列相关内容：请完成下列相关内容：图图6a.在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置在木板上记下悬

23、挂两个钩码时弹簧末端的位置O，如图甲所示。，如图甲所示。b.卸下钩码，然后将两绳套系在弹簧下端，用两弹簧测力计将弹卸下钩码，然后将两绳套系在弹簧下端，用两弹簧测力计将弹簧末端拉到同一位置簧末端拉到同一位置O，记录细绳套，记录细绳套AO、BO的方向及两弹簧测的方向及两弹簧测力计相应的读数。图乙中力计相应的读数。图乙中B弹簧测力计的读数为弹簧测力计的读数为_N。c.小白在坐标纸上画出两弹簧拉力小白在坐标纸上画出两弹簧拉力FA、FB的大小和方向如图丙所的大小和方向如图丙所示，请你用作图工具在丙图中坐标纸上作出示，请你用作图工具在丙图中坐标纸上作出FA、FB的合力的合力F。d.已知钩码的重力，可得弹簧

24、所受的拉力已知钩码的重力，可得弹簧所受的拉力F如图丙所示。如图丙所示。e.最后观察比较最后观察比较F和和F，得出结论。，得出结论。(2)本实验采用的科学方法是本实验采用的科学方法是_。A.理想实验法理想实验法 B.控制变量法控制变量法C.等效替代法等效替代法 D.建立物理模型法建立物理模型法答案答案(1)11.40图见解析图见解析(2)C解析解析b.图中图中B弹簧测力计的读数为弹簧测力计的读数为11.40 N；c.图线如图所示。图线如图所示。3.(2017全国卷全国卷，22) 某探究小组做某探究小组做“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴实验，将画有坐标轴(横轴为横轴为x轴，纵轴为轴，纵轴为y轴，最小刻度表示轴