高考物理大一轮复习第2章相互作用实验3验证力的平行四边形定则教学案160125

高考物理大一轮复习第2章相互作用实验3考据力的平行四边形定则教教学设计160125实验三考据力的平行四边形定则．实验目的考据互成角度的两个共点力合成的平行四边形定则。培养应用作图法办理实验数据和得出结论的能力。．实验原理互成角度的两个力F1、F2与其他一个力F′产生同样的收效，看F1、F2用平行四边形定则求出的合力F与F′在实验误差赞同范围内可否同样。．实验器材木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺。．实验步骤钉白纸：用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上。定O点：用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一地址O。如图甲所示。甲乙1/17高考物理大一轮复习第2章相互作用实验3考据力的平行四边形定则教教学设计160125求合力：用铅笔描下结点O的地址和两个细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数，利用刻度尺和三角板依照平行四边形定则求出合力F。测合力：只用一个弹簧测力计，经过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面同样的地址O，记下弹簧测力计的读数F′和细绳的方向，如图乙所示。重复：比较F′与用平行四边形定则求得的合力F，看它们在实验误差赞同的范围内可否同样。．注意事项使用弹簧测力计前，要先观察指针可否指在零刻度处，若指针不在零刻度处，要调整指针使其指在零刻度处。再将两只弹簧测力计的挂钩钩在一同，向相反方向拉，若是两个示数同样方可使用。实验中的两个细绳套不要很短。在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的地址必然要同样。用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大也不宜太小，在60°～100°之间为宜。在用力拉弹簧测力计时，拉力应沿弹簧测力计的轴线方向。弹簧测力计中弹簧轴线、橡皮条、细绳套应该位于与纸面平行的同一平面内。要防范弹簧测力计卡壳，防范弹簧测力计或橡皮条与纸面有摩擦。在同一实验中，画力的图示选定的标度要同样，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些。2/17高考物理大一轮复习第2章相互作用实验3考据力的平行四边形定则教教学设计160125实验原理与操作实验操作牢记“一注意”和“两记录”：注意两次结点O的地址必定同样。．．两个弹簧测力计拉橡皮条时，记录两弹簧测力计示数、两绳．．方向和结点O的地址。一个弹簧测力计拉橡皮条时，记录弹簧测力计示数和细绳方．．向。[题组训练]．某同学做“考据力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳。图乙是在白纸上依照实验结果画出的图。甲乙若是没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向必然沿AO方向的是________。本实验采用的科学方法是________。A．理想实验法．等效取代法3/17高考物理大一轮复习第2章相互作用实验3考据力的平行四边形定则教教学设计160125C．控制变量法．建立物理模型法实验时，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，结点到达某一地址O。记录下O点的地址，读出两个弹簧测力计的示数；．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F2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，经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，按同一标度作出这个力F′的图示；F．比较F′和F的大小和方向，看它们可否同样，得出结论。上述步骤中：①有重要遗漏的步骤的标号是________和________；②遗漏的内容分别是________________________和_____________。[解析](1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力必然沿AO方向；而依照平行四边形定则作出的合力，由于误差的存在，不用然4/17高考物理大一轮复习第2章相互作用实验3考据力的平行四边形定则教教学设计160125沿AO方向，故必然沿AO方向的是F′。一个力的作用收效与两个力的作用收效同样，它们的作用收效能够等效取代，故本实验采用等效取代法，B正确。①依照“考据力的平行四边形定则”实验的操作步骤可知，有重要遗漏的步骤的标号是C、E。②在C中未记下两条细绳的方向，E中未说明可否把橡皮条的结点拉到同一地址O。[答案](1)F′(2)B(3)①CE②C中应加上“记下两条细绳的方向”E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一地址O”．完成以下“考据力的平行四边形定则”实验的几个主要步骤：甲乙丙如图甲，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O的地址、两弹簧测力计的读数F1、F2以及两细绳套的方向。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(如图丙中的c)，读得弹簧测力计的示数F＝________。如图丙，按选定的标度作出了F1、F2的图示，请在图丙中：5/17高考物理大一轮复习第2章相互作用实验3考据力的平行四边形定则教教学设计160125①按同样的标度作用心F的图示；②按力的平行四边形定则作出F1、F2的合力F′。(4)若F′与F，则平行四边形定则获取考据。[解析](2)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地址O，记下细绳套的方向，由图示弹簧测力计可读得弹簧测力计的示数F＝4.0N。①作用心F的图示以下列图。②依照力的平行四边形定则，作出F1、F2的合力F′，如图所示。若有F′与F在实验误差赞同的范围内大小相等，方向同样，则平行四边形定则获取考据。[答案](2)同一地址O4.0N(3)见解析(4)在实验误差允许的范围内大小相等，方向同样数据办理与误差解析．数据办理——作图法在“研究求合力的方法”实验中，由作图法获取的合力F6/17高考物理大一轮复习第2章相互作用实验3考据力的平行四边形定则教教学设计160125与实质测量获取的合力F′不能能完好重合，只要在实验误差赞同的范围内，能够认为合力F与合力F′重合即可考据平行四边形定则，以下列图。．误差解析用两个测力计拉橡皮条时，橡皮条、细绳和测力计不在同一个平面内，这样获取的两个测力计的水均分力的实质合力比由作图法获取的合力小。结点O的地址和两个测力计的方向画得严禁，造成作图的误差。作图比率不合适造成作图误差。[题组训练]1．(2017·全国卷Ⅲ)某研究小组做“考据力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1的纸贴在桌面上，如图(a)所示。将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长。用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O。此时拉力F的大小可由测力计读出。测力计的示数如图(b)所示，F7/17高考物理大一轮复习第2章相互作用实验3考据力的平行四边形定则教教学设计160125的大小为________N。撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A点，现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点。此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1＝4.2N和F2＝5.6N。(ⅰ)用5mm长度的线段表示1N的力，以O点为作用点，在图(a)中画用心F1、F2的图示，尔后按平行四边形定则画出它们的合力F合；(ⅱ)F合的大小为________N，F合与拉力F的夹角的正切值为________。若F合与拉力F的大小及方向的误差均在实验所赞同的误差范围之内，则该实验考据了力的平行四边形定则。[解析](1)由题给测力计示数可知，读数为4.0N。作图，F2长度为28mm，F1长度为21mm，平行四边形如图，量出合力长度约为20mm，大小代表4.0N，量出合力箭头处到y轴距离和所作合力在y轴上投影长度，其比值就是F合与拉力F的夹角的正切值。[答案](1)4.0(2)(ⅰ)见解析(ⅱ)4.00.052．(2018·天津高考)某研究小组做“考据力的平行四边形定8/17高考物理大一轮复习第2章相互作用实验3考据力的平行四边形定则教教学设计160125则”实验，所用器材有：方木板一块、白纸、量程为5N的弹簧测力计两个、橡皮条(带两个较长的细绳套)、刻度尺、图钉(若干个)。详尽操作前，同学们提出了以下关于实验操作的建议，其中正确的有________。A．橡皮条应和两绳套夹角的角均分线在一条直线上B．重复实验再次进行考据时，结点O的地址能够与前一次不同样C．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．用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必定都小于只用一个测力计时的拉力该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的注明信息有结点地址O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，以下列图。其中关于提高实验精度最有利的是________。[解析](1)为了使实验结果更拥有宽泛性，在实验过程中不应让橡皮条的拉力方向拥有特其他角度或地址，A错误；只要同一次实验时用一个力和用两个力拉的收效同样，即O点地址同样即可，重复9/17高考物理大一轮复习第2章相互作用实验3考据力的平行四边形定则教教学设计160125实验时的O点地址不需要与前一次实验同样，B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的刻度，C正确；合力能够大于任一个分力，也能够等于分力，还可以够小于任一分力，D错误。(2)A、D实验中采用的力的标度过大，以致画力时，线段很短，不利于实验精确度；B图和C图采用的标度同样，但C中力太小，不利于作平行四边形，故B吻合题意。[答案](1)BC(2)B实验拓展与创新在考据力的平行四边形定则的实验中，试题经常避开课本中固定的实验模式，另辟路子，经过变换实验装置，变换操作方法，达到考据明验的目的，常有以下创新点。1．将橡皮筋和弹簧秤的实验角色互换。2.秤钩上涂抹少许润滑油，保证了橡皮筋两侧实验原弹力大小同样，与两侧橡皮筋长度大小没关。理的创新1．经过应用定滑轮，改变拉力的方向。2.钩码的总重力等于对应细绳拉力大小。实验器材的创新图(a)图(b)图(c)10/17高考物理大一轮复习第2章相互作用实验3考据力的平行四边形定则教教学设计160125电子秤取代弹簧秤，能够直接读用心的大小。同一电子秤应用于图(a)、(b)、(c)三幅图中，可得出三根细线中拉力的大小。实验过程的创新1.研究拉伸过程对橡皮筋弹性的影响。2.橡皮筋上端固定，下端挂一重物，用水平力两次拉动重物，对应不同样的轨迹。[题组训练]1.有同学利用以下列图的装置来考据力的平行四边形定则：在竖直木板上铺有白纸，固定两个圆滑的滑轮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，依照钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2和F3，回答以下问题：(1)(多项选择)改变钩码个数，实验能完成的是________。A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4B．钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4．钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是________。A．标记结点O的地址，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向11/17高考物理大一轮复习第2章相互作用实验3考据力的平行四边形定则教教学设计160125B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度C．用量角胸怀出三段绳子之间的夹角．用天平测出钩码的质量在作图时，你认为图中________是正确的。(选填“甲”或“乙”)甲乙[解析](1)此实验中的分力与合力的大小关系必定满足：|F1－F2|＜F3＜F1＋F2，因此B、C、D选项是能够的。(2)A实验中F3是竖直向下的，因此甲是正确的。[答案](1)BCD(2)A(3)甲2．(·广州模拟)一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品，在家中考据力的平行四边形定则。甲乙丙如图甲，在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶，记下水壶12/17高考物理大一轮复习第2章相互作用实验3考据力的平行四边形定则教教学设计160125________时电子秤的示数F。如图乙，将三细线L1、L2、L3的一端打结，另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水壶带上。水平拉开细线L1，在白纸上记下结点O的地址、____________和电子秤的示数F1。如图丙，将另一颗墙钉B钉在与O同一水平线上，并将L1拴在其上。手握电子秤沿着(2)中L2的方向拉开细线L2，使________和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数F2。在白纸上按必然标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示，依照平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示，若________，则平行四边形定则获取考据。[解析](1)要测量装满水的水壶的重力，需记下水壶静止时电子秤的示数F。要画出平行四边形，则需要记录分力的大小和方向，因此在白纸上记下结点O的地址的同时，也要记录三细线的方向以及电子秤的示数F1。已经记录了一个分力的大小，还要记录另一个分力的大小，则结点O地址不能够变化，力的方向也不能够变化，因此应使结点O的地址和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数F2。依照平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示，若F和F′在误差赞同的范围内重合，则平行四边形定则获取考据。[答案](1)静止(2)三细线的方向(3)结点O的地址(4)F和F′在误差赞同的范围内重合13/17高考物理大一轮复习第2章相互作用实验3考据力的平行四边形定则教教学设计160125某同学用一弹簧测力计和一橡皮条做考据平行四边形定则的实验，装置以下列图。实验步骤以下：①将贴有白纸的木板竖直固定，将橡皮条上端挂在木板上O点；②将三根细线Pa、Pb、Pc结于P点。a端系在橡皮条下端，c端暂时空置，b端挂一钩码，钩码静止后，记录钩码重力G的大小和方向；③以O为圆心、OP为半径，画一圆弧；④用弹簧测力计钩住c端，向右上方缓慢拉，调整拉力方向，使结点P移到图中所示地址，记录该地址和弹簧测力计的示数；⑤在白纸上作出各力的图示，考据平行四边形定则可否建立。第④步中还应记录的是________________________；第⑤步中，若橡皮条拉力与弹簧测力计拉力的合力大小等于________，方向________，则可考据平行四边形定则。[解析](1)第④步中还应记录的是弹簧测力计拉力(即细线Pc)的方向，以便⑤中考据平行四边形定则；(2)第⑤步中，钩码的重力、橡皮条的拉力和弹簧测力计的拉力三力平衡，则橡皮条拉力与弹簧测力计拉力的合力大小等于重力G，方向与重力方向相反，即竖直向上。[答案](1)弹簧测力计拉力(即细线Pc)的方向(2)G竖直向上14/17高考物理大一轮复习第2章相互作用实验3考据力的平行四边形定则教教学设计160125．某同学经过下述实验考据力的平行四边形定则。实验步骤：①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向。甲②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的地址标记为O1、O2，记录弹簧秤的示数F，测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l)。每次将弹簧秤示数改变0.50N，测出所对应的l，部分数据以下表所示：F/N00.501.001.502.002.50l/cml010.9712.0213.0013.9815.05乙③找出②中F＝2.50N时橡皮筋两端的地址，重新标