创新设计2018版高考物理大一轮复习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同应尽量使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一

2、平面内。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，求出合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。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），用一个弹簧测力计拉的位置），用一个弹簧测力计拉橡皮条时的橡皮条时的“二记录二记录”（

3、记录弹簧测力计示数和细绳方向）及（记录弹簧测力计示数和细绳方向）及“一注意一注意”（结点（结点O的位置必须在同一位置）等。的位置必须在同一位置）等。热点一实验原理与实验操作热点一实验原理与实验操作【例【例1】在在“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学经的实验中，某同学经历了以下实验步骤：历了以下实验步骤：A用铅笔和直尺在白纸上从用铅笔和直尺在白纸上从O点沿着两细绳方向画直线，按点沿着两细绳方向画直线，按一定标度作出两个力一定标度作出两个力F1和和F2的图示，根据平行四边形定则作的图示，根据平行四边形定则作图求出合力图求出合力F；B只用一个弹簧测力计，通过细绳把橡皮条与

4、细绳的连接点只用一个弹簧测力计，通过细绳把橡皮条与细绳的连接点拉到同样的位置拉到同样的位置O；C用铅笔记下用铅笔记下O点的位置和两条细绳的方向，读出两个弹簧点的位置和两条细绳的方向，读出两个弹簧测力计的示数；测力计的示数；D在水平放置的木板上，垫一张白纸并用图钉固定，把橡皮在水平放置的木板上，垫一张白纸并用图钉固定，把橡皮条的一端固定在板上的条的一端固定在板上的A点，用两条细绳连接在橡皮条的另一点，用两条细绳连接在橡皮条的另一端，通过细绳同时用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，使端，通过细绳同时用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，使橡皮条与细绳的连接点到达某一位置橡皮条与细绳的连接点到达某一位

5、置O；E记下弹簧测力计的读数和细绳的方向，按同一标度作出这记下弹簧测力计的读数和细绳的方向，按同一标度作出这个力的图示个力的图示F，比较这个实测合力和按平行四边形定则求出的，比较这个实测合力和按平行四边形定则求出的合力合力F，看它们的大小和方向是否相等；，看它们的大小和方向是否相等；F改变两测力计拉力的大小和方向，多次重复实验，根据实验改变两测力计拉力的大小和方向，多次重复实验，根据实验得出结论。得出结论。（1）将以上实验步骤按正确的顺序排列，应为）将以上实验步骤按正确的顺序排列，应为（填（填选项前的字母）。选项前的字母）。（2）图）图1甲中弹簧测力计甲中弹簧测力计B的示数为的示数为N，为了更

6、准确，为了更准确地得到合力与分力的关系，要采用作力的地得到合力与分力的关系，要采用作力的（填（填“图示图示”或或“示意图示意图”）来表示分力与合力。）来表示分力与合力。（3）图乙中方向一定沿）图乙中方向一定沿AO方向的力是方向的力是（填（填“F”或或“F”）。）。（4）在物理学中跟力一样，运算时遵守平行四边形定则的物理）在物理学中跟力一样，运算时遵守平行四边形定则的物理量还有量还有（至少写出三个，要求写名称）。（至少写出三个，要求写名称）。图图1答案答案（1）DCABEF（2）3.80图示（图示（3）F（4）位移、）位移、速度、加速度、电场强度等速度、加速度、电场强度等热点二数据处理及误差分析

7、热点二数据处理及误差分析【例【例2】请完成请完成“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”实验的相关内容。实验的相关内容。（1）如图）如图2甲所示，在铺有白纸的水平木板上，橡皮条一端甲所示，在铺有白纸的水平木板上，橡皮条一端固定在固定在A点，另一端拴两个细绳套。点，另一端拴两个细绳套。图图2（2）如图乙所示，用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，使）如图乙所示，用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，使绳与橡皮条的结点伸长到某位置并记为绳与橡皮条的结点伸长到某位置并记为O点，记下此时弹簧测点，记下此时弹簧测力计的示数力计的示数F1和和F2及及。（3）如图丙所示，用一个弹簧测力计拉橡皮条，使绳与

8、橡皮条）如图丙所示，用一个弹簧测力计拉橡皮条，使绳与橡皮条的结点拉到的结点拉到O点，记下此时弹簧测力计的示数点，记下此时弹簧测力计的示数FN和细绳的方向。和细绳的方向。（4）如图丁所示，已按一定比例作出了）如图丁所示，已按一定比例作出了F1、F2和和F的图示，请的图示，请用作图法作出用作图法作出F1和和F2的合力。的合力。（5）合力与）合力与F大小相等，方向略有偏差，如果此偏差仅由大小相等，方向略有偏差，如果此偏差仅由F1引引起，则原因是起，则原因是F1的大小比真实值偏的大小比真实值偏、F1与与F2的夹角的夹角比真实夹角偏比真实夹角偏。（填。（填“大大”或或“小小”）解析解析（2）要记下两分力

9、）要记下两分力F1和和F2的方向。的方向。（3）弹簧测力计的示数要估读一位，即）弹簧测力计的示数要估读一位，即F3.00 N。（4）由力的图示作出）由力的图示作出F1和和F2的合力的合力F，如图。，如图。（5）由图所示，将）由图所示，将F1减小或减小减小或减小F1与与F的夹角，合力的夹角，合力F与与F更更接近重合，则原因是接近重合，则原因是F1的大小比真实值偏大、的大小比真实值偏大、F1与与F2的夹角比的夹角比真实夹角偏大。真实夹角偏大。答案答案（2）两细绳的方向（）两细绳的方向（3）3.00（4）见解析）见解析（5）大大）大大热点三实验的改进与创新热点三实验的改进与创新验证力的平行四边形定则

10、中的验证力的平行四边形定则中的“万变不离其宗万变不离其宗”1器材的变化（如图器材的变化（如图3甲、乙、丙、丁所示）甲、乙、丙、丁所示）图图32合力、分力的变化合力、分力的变化（1）分力的获得：弹簧测力计的拉力）分力的获得：弹簧测力计的拉力钩码的重力。钩码的重力。（2）合力的获得：弹簧测力计的拉力）合力的获得：弹簧测力计的拉力重物的重力重物的重力钩码钩码的重力。的重力。【例【例3】（2017河南模拟）河南模拟）某同学找到一条遵循胡克定律的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、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、铅笔、细绳、白纸、钉

11、子、质量不同的小重物若干、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子、质量不同的小重物若干、木板。实验方案如下：木板。实验方案如下： 甲甲 乙乙图图4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，在橡皮点，在橡皮筋的中点筋的中点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4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，如图乙所点，如图乙所示。示。（1）为完成本实验，下列还必须测量的物

12、理量为）为完成本实验，下列还必须测量的物理量为。（填。（填选项前字母）选项前字母）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，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。（填选项前字母）（填选项前字母）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O

13、A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，根据拉力大小与伸皮筋的长度和原长，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。为了使两次实验效果相同，必须记下长量成比例作力的图示。为了使两次实验效果相同，必须记下O点的位置来作参照，故选点的位置来作参照，故选C、D。（2）橡皮筋连接的细绳要

14、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；图乙中连接小重物的错误；图乙中连接小重物的细绳可以在细绳可以在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错误；错误；图甲中图甲中O点的位置和点的位置和OA的方向不需要记录，的方向不需要记录，D错误；需要记录错误；需要记录图乙中图乙中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

15、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）更换小重物本题属于创新实验，主要是在实验器材和实验方案等问题上本题属于创新实验，主要是在实验器材和实验方案等问题上进行了改进，题中不能准确地测出力的大小，但是由于橡皮进行了改进，题中不能准确地测出力的大小，但是由于橡皮筋的弹力大小与形变量成正比，因此采用比例法进行作图，筋的弹力大小与形变量成正比，因此采用比例法进行作图，在实验时只需要测量出橡皮筋的伸长量即可。在实验时只需要测量出橡皮筋的伸长量即可。以题说法以题说法1在在“探究合力与分力的关系探究合力与分力的关系”实验中，需要两次拉伸橡皮条：实验

16、中，需要两次拉伸橡皮条：一次是用两个弹簧测力计通过细绳互成角度地拉橡皮条，另一次是用两个弹簧测力计通过细绳互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条。一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条。（1）关于这两次拉伸，下列说法正确的是）关于这两次拉伸，下列说法正确的是。A只要求将橡皮条拉到相同的长度只要求将橡皮条拉到相同的长度B要求两个弹簧测力计的拉力方向与橡皮条的夹角相同要求两个弹簧测力计的拉力方向与橡皮条的夹角相同C将弹簧测力计拉到相同的刻度将弹簧测力计拉到相同的刻度D将橡皮条和细绳的结点拉到相同的位置将橡皮条和细绳的结点拉到相同的位置（2）用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成

17、一定角度地拉橡）用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成一定角度地拉橡皮条，使结点到达某一位置皮条，使结点到达某一位置O静止。此时必须记录的是静止。此时必须记录的是（填选项前的字母）。（填选项前的字母）。A橡皮条的原长橡皮条的原长 B橡皮条的伸长长度橡皮条的伸长长度C橡皮条固定端位置橡皮条固定端位置 DO点的位置点的位置E橡皮条伸长的方向橡皮条伸长的方向 F两条细绳间的夹角两条细绳间的夹角G两条细绳的方向两条细绳的方向 H两个弹簧测力计的读数两个弹簧测力计的读数（3）某同学的实验结果如图）某同学的实验结果如图5所示，图中所示，图中是力是力F1与与F2的合力的实验值。通过对的合力的实验值。通过对F和

18、和F进行比较来验证平行四边形定进行比较来验证平行四边形定则。则。图图5解析解析本实验在操作中应注意用两个弹簧测力计拉橡皮条时的本实验在操作中应注意用两个弹簧测力计拉橡皮条时的“三记录三记录”（记录两弹簧测力计的示数、两细绳方向和结点（记录两弹簧测力计的示数、两细绳方向和结点O的的位置），用一个弹簧测力计拉橡皮条时的位置），用一个弹簧测力计拉橡皮条时的“二记录二记录”（记录弹（记录弹簧测力计的示数和细绳方向）及簧测力计的示数和细绳方向）及“一注意一注意”（注意两次结点必（注意两次结点必须拉到同一位置）。所以，（须拉到同一位置）。所以，（1）选）选D；（；（2）中选择）中选择D、G、H；（3）用平

19、行四边形定则作出的合力是实验值，即）用平行四边形定则作出的合力是实验值，即F。答案答案（1）D（2）DGH（3）F2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，其部分实验操作如下。部分实验操作如下。（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挂两个钩码时弹簧末端的位置O。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弹簧末端拉到同一位置O，记录细绳套，记录细绳套AO、BO的方向及两弹簧的方向及两弹簧

20、测力计相应的读数。图中测力计相应的读数。图中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的大小和方向如图所的大小和方向如图所示，请你用作图工具在图中坐标纸上作出示，请你用作图工具在图中坐标纸上作出FA、FB的合力的合力F。d已知钩码的重力，可得弹簧所受的拉力已知钩码的重力，可得弹簧所受的拉力F如图所示。如图所示。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 解

21、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：图线如图：答案（答案（1）11.40图见解析（图见解析（2）C3有同学利用如图有同学利用如图7所示的装置来验证力的平行四边形定则：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在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和和B，将绳子，将绳子打一个结点打一个结点O，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，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根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2和和F3，回答下列问，回答下列问题：题：图图7（1）改变钩码个数，实验能完成

22、的是）改变钩码个数，实验能完成的是（填正确答案标（填正确答案标号）。号）。A钩码的个数钩码的个数N1N22，N34B钩码的个数钩码的个数N1N33，N24C钩码的个数钩码的个数N1N2N34D钩码的个数钩码的个数N13，N24，N35（2）在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是）在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是（填（填正确答案标号）。正确答案标号）。A标记结点标记结点O的位置，并记录的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向三段绳子的方向B量出量出OA、OB、OC三段绳子的长度三段绳子的长度C用量角器量出三段绳子之间的夹角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用天平测出钩

23、码的质量（3）在作图时，你认为下图中）在作图时，你认为下图中是正确的。（填是正确的。（填“甲甲”或或“乙乙”）解析（解析（1）实验中的分力与合力的关系必须满足：）实验中的分力与合力的关系必须满足：|F1F2|F3F1F2，因此，因此B、C、D选项是可以的。选项是可以的。（3）实验中）实验中F3是竖直向下的。是竖直向下的。答案答案（1）BCD（2）A（3）甲）甲4用图用图8甲所示的装置做甲所示的装置做“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”实验。实验。图图8(1)某同学的实验操作如下，请完成相关内容。某同学的实验操作如下，请完成相关内容。在桌面上放一方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把

24、白在桌面上放一方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上。纸钉在方木板上。用图钉把橡皮条一端固定在用图钉把橡皮条一端固定在A点，另一端系上两根细绳，细绳点，另一端系上两根细绳，细绳的另一端系有绳套。的另一端系有绳套。用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，橡用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，橡皮条伸长，使结点到达某一位置皮条伸长，使结点到达某一位置O。记下。记下O点的位置，读出两个点的位置，读出两个弹簧测力计的示数，并弹簧测力计的示数，并。按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和和F2的

25、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。只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置的位置O，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F的图示。的图示。（2）某次实验中弹簧测力计的示数如图乙所示，则两弹簧测力）某次实验中弹簧测力计的示数如图乙所示，则两弹簧测力计的拉力的大小分别为计的拉力的大小分别为 N、 N。(3)某同学完成验证力的平行四边形定则实验操作后得到的数据某同学完成验证力的平行四边形定则实验操作后得到的数据如图如图9，请选好标度在方框中作图完成该同学未完成的实验处理。，请选好标度在方框中作图完成该同学未完成的实验处理。结论：结论：_。图图9（4）若两个弹簧测力计的读数分别为）若两个弹簧测力