物理高考备考课件第二章相互作用实验二

实验二力的平行四边形定则第二章

相互作用内容索引过好双基关回扣基础知识训练基础题目研透命题点细研考纲和真题分析突破命题点随堂检测随堂自测检测课堂学习效果过好双基关1.实验目的验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则.2.实验原理等效法：使一个力F′的作用效果和两个力F1、F2的

相同，都是使同一条一端固定的橡皮条

，所以这个力F′就是那两个力F1和F2的合力.作出力F′的图示，再根据

作出力F1和F2的合力F的图示，比较F和F′的大小和方向是否相同.3.实验器材方木板、白纸、弹簧测力计(两个)、三角板、刻度尺、图钉(若干个)、细芯铅笔、橡皮条、细绳套(两个).作用效果伸长到某点平行四边形定则4.实验步骤(1)用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上.(2)用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套.(3)用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一位置O，如图1甲所示，记录

的读数，用铅笔描下O点的位置及此时的两细绳套的方向.图1弹簧测力计(4)用铅笔和刻度尺从结点O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F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺、三角板作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为

的图示.合力F(5)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O，记下

和

，用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出这个弹簧测力计的拉力F′的图示.(6)比较力F′与用平行四边形定则求出的合力F在大小和方向上是否相同.(7)改变两个力F1和F2的大小和夹角，再重复实验两次.弹簧测力计的读数F′细绳套的方向5.注意事项(1)不要直接以橡皮条端点为结点，可拴一短细绳连两细绳套，以三绳交点为结点，应使结点小些，以便准确地记录结点O的位置.(2)在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点O的位置一定要相同.(3)不要用老化的橡皮条，检查方法是用一个弹簧测力计拉橡皮条，要反复做几次，使橡皮条拉到相同的长度看弹簧测力计读数有无变化.(4)细绳套应适当长一些，便于确定力的方向.不要直接沿细绳套的方向画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个点，取掉细绳套后，再将所标点与O点连直线确定力的方向.(5)在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些.6.误差分析(1)弹簧测力计本身不够准确造成的误差，为此要选择比较准确的弹簧测力计.(2)弹簧测力计读数和作图造成偶然误差，需要多做几次实验，并且使两分力F1、F2的夹角适当大些.自测1本实验采用的科学方法是

A.理想实验法

B.等效替代法C.控制变量法

D.建立物理模型法答案√自测2某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图2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.图乙是在白纸上根据实验结果画出的图.图2如果没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是____.F′答案研透命题点例1

(2017·镇江市一模)在“探究求合力的方法”实验中，某同学用两把弹簧秤将橡皮筋的端点拉到点O，作出这两个力F1、F2的图示(图3甲)，然后用一把弹簧秤将橡皮筋的端点仍然拉到O，弹簧秤示数F如图乙所示.(1)弹簧秤的示数F＝_____N；命题点一实验原理与实验操作基础考点自主悟透图32.8答案解析解析弹簧秤的最小刻度为0.2N，可知弹簧秤的示数F＝2.8N.(2)请帮他在图甲中画出力F的图示(图中a为记录F方向时所记录的一点)；答案见解析图答案解析解析根据图示法作出F的图示，如图所示.(3)该同学用虚线把F的箭头末端分别与F1、F2的箭头末端连起来.他观察图形后受到了启发.你认为他紧接着应进行的两个实验步骤是_____.A.整理实验器材B.提出求合力方法的猜想C.改变F1、F2的大小和方向，重复上述实验D.与同学交流讨论实验结果，得出结论BC解析用虚线把F的箭头末端分别与F1、F2的箭头末端连起来.观察图形后受到了启发.提出求合力方法的猜想，然后改变F1、F2的大小和方向，重复上述实验，故B、C正确.答案解析变式1

(2017·如皋市第二次质检)某同学进行“验证力的平行四边形定则”实验，试完成主要步骤：(1)如图4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，记下结点的位置O点、两弹簧测力计的读数F1、F2以及________________.两细绳套的方向图4解析如题图甲，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，记下结点位置O和两测力计的示数F1、F2以及两细绳套的方向.答案解析(2)用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条与细绳套的结点拉到__________，记下细绳套的方向(如图丙中的Oc).测力计示数如图乙所示，读得弹簧测力计的示数F＝______.同一位置O4.00N解析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O，记下细绳套的方向，由题图乙可读得弹簧测力计的示数F＝4.00N.答案解析(3)如图丙所示，按选定的标度作出了力的图示，请在图丙中：a.按同样的标度作出力F的图示b.按力的平行四边形定则作出F1、F2的合力F′答案见解析图解析a.按力的图示方法作出力F的图示如图所示；b.根据力的平行四边形定则，作出F1、F2的合力F′，如图所示.答案解析(4)关于该实验注意事项，下列说法中正确的是____.A.实验中所用的两根细绳越短越好B.弹簧测力计的拉力方向必须与木板平行C.每次实验中两个分力间的夹角必须大于90°答案解析解析拉橡皮条的细绳要适当长一些，以方便画出力的方向，故A错误；测量力的实验要求尽量准确，为了减小实验中因摩擦造成的误差，操作中要求弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行，故B正确；在实验中两个分力的夹角大小适当，且二力的大小要适量大些，这样有利于减小实验中偶然误差的影响，不需要夹角必须大于90°，故C错误.B1.数据处理——作图法在“验证力的平行四边形定则”的实验中，由作图法得到的合力F与实际测量得到的合力F′不可能完全重合，只要在误差范围内可以认为合力F与合力F′重合即可验证平行四边形定则.2.误差分析(1)用弹簧测力计测量力的大小时，应注意以下几种影响误差的因素：①使用前是否在水平面内校零.②细绳不与木板接触，但要通过弹簧的轴线，而且弹簧不要与外壳接触，所以细绳套要长一些，以便将弹簧测力计拉到木板边缘以外，同时，用手托着测力计向外拉绳.命题点二数据处理与误差分析能力考点师生共研(2)为使读数的相对误差减小，拉力要适当地大一些，但要兼顾合力不要过大.合力过大，一会超出橡皮条的弹性限度，二会超出弹簧测力计的测量范围.(3)在橡皮条伸长相同的情况下，为使两个测力计有较大的读数，两测力计的夹角不宜过小，但也不宜过大.一般情况下，应在60°～120°之间.(4)记录细绳套方向时，视线要与板面垂直.例2

(2017·全国卷Ⅲ·22)某探究小组做“验证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1mm)的纸贴在水平桌面上，如图5(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.图5(1)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，F的大小为____N.4.0解析由图(b)可知，F的大小为4.0N答案解析(2)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.①用5mm长度的线段表示1N的力，以O为作用点，在图(a)中画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合；答案见解析图

答案解析解析画出力F1、F2的图示，如图所示②F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的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则.4.0答案解析解析用刻度尺量出F合的线段长约为20mm，所以F合大小为4.0N，F合与拉力F的夹角的正切值为tanα＝0.05.0.051.对实验原理的理解、实验方法的迁移命题点三实验拓展与创新能力考点师生共研2.实验器材的改进例3

某同学尝试用橡皮筋等器材验证力的平行四边形定则，他找到两条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端与细绳连接，结点为O，细绳下挂一重物，两橡皮筋的另一端也都连有细绳.实验时，先将一条橡皮筋的另一端的细绳固定在墙上的钉子A上，另一条橡皮筋任其下垂，如图6甲所示；再将另一条橡皮筋的另一端的细绳固定在墙上的钉子B上，如图乙所示.图6(1)为完成实验，下述操作中必需的是______.a.两橡皮筋的另一端连接的细绳a、b长度要相同b.要测量橡皮筋的原长c.要测量图甲和图乙中橡皮筋的长度d.要记录图甲中结点O的位置及过结点O的竖直方向e.要记录图乙中结点O′的位置及过结点O′的竖直方向解析首先应明白该实验的实验原理，即用橡皮筋的伸长量来表示弹力的大小，所以实验中一定要测橡皮筋的长度，而没必要关心细绳a、b的长度，选项b和c中的操作是需要的，为了确保力的合成的等效性，需要记录题图乙中结点O′的位置及过结点O′的竖直方向，选项e中的操作是必需的.bce答案解析(2)对该实验“两条相同的橡皮筋”的要求的理解正确的是_____.a.橡皮筋的材料和原长相同即可b.橡皮筋的材料和粗细相同即可c.橡皮筋的材料、原长和粗细均要相同解析为了能用橡皮筋的伸长量表示弹力大小，满足F＝kx，应让k值相同，即橡皮筋的材料、粗细、原长均要相同，选项c正确.c答案解析变式2

(2017·泰州市姜堰区模拟)某同学利用如图7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，根据钩码个读数出三根绳子的拉力FTOA、FTOB和FTOC，回答下列问题：(1)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＝4D.钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5答案解析图7BCD解析对O点受力分析OA、OB、OC分别表示三个力的大小，由于三共点力平衡，所以OC等于OD.因此三个力的大小构成一个三角形.2、2、4不可以构成三角形，则结点不能处于平衡状态，故A错误；3、3、4可以构成三角形，则结点能处于平衡状态.故B正确；4、4、4可以构成三角形，则结点能处于平衡状态.故C正确；3、4、5可以构成三角形，则结点能处于平衡状态.故D正确.(2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是___.A.标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳

子的方向B.量出OA、OB、OC三段绳子的长度C.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A解析为验证平行四边形定则，必须作受力图，所以先明确受力点，即标记结点O的位置，其次要作出力的方向并读出力的大小，最后作出力的图示，因此要标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向，故A正确，B、C、D错误.答案解析(3)在作图时，你认为图8中____是正确的.(填“甲”或“乙”)甲解析以O点为研究对象，F3的是实际作用效果在OC这条线上，由于误差的存在，F1、F2的理论值要与实际值有一定偏差，故甲图符合实际，乙图不符合实际.图8答案解析随堂检测1.某小组为了验证力的平行四边形定则，设计了如图9甲所示的实验：在一个半圆形刻度盘上安装两个可以沿盘边缘移动的拉力传感器A、B，图912两传感器的挂钩分别系着轻绳，轻绳的另一端系在一起，形成结点O，并使结点O位于半圆形刻度盘的圆心.在O点挂上重G＝2.00N的钩码，记录两传感器A、B的示数F1、F2及轻绳与竖直方向的夹角θ1、θ2，用力的图示法即可验证力的平行四边形定则.(1)当F1＝1.00N、F2＝1.50N，θ1＝45°、θ2＝30°时，请在图乙中用力的图示法作图，画出两绳拉力的合力F，并求出合力F＝_______________N.(结果保留三位有效数字)答案解析2.01(1.97～2.05)解析先画出力的标度，根据题中所给的数据，利用平行四边形定则画出力的图示并得合力F＝2.01N.12答案如图所示(2)该组同学在实验中，将传感器A固定在某位置后，再将传感器B从竖直位置的P点缓慢顺时针旋转，得到了一系列B传感器的示数F2和对应的角度θ2，作出了如图丙所示的F2－θ2图象，由图丙可知A传感器所处位置的角度θ1＝___.答案解析122.(2014·江苏单科·11)小明通过实验验证力的平行四边形定则.(1)实验记录纸如图10所示，O点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用时，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点；一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力F3的方向过P3点.三个力的大小分别为：F1＝3.30N、F2＝3.85N和F3＝4.25N.请根据图中给出的标度作图求出F1和F2的合力.12图10答案见解析图(F合＝4.60～4.90N都算对)答案解析解析作