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2019 年高 物理 一轮 复习 第二 相互作用 实验 验证 平行四边形定则

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实验三验证力的平行四边形法则 板状树干梳理并加固地基 实验原理和操作 实验目的 1.将使用弹簧测力计。 2.当两个力以一个角度组合时，验证平行四边形法则。 实验原理 等效思想：使一个力F’的作用与两个力F1和F2的作用相同，即拉伸同一个橡胶条，使其一端固定在同一个点O上，即伸长相同，所以F’是F1和F2的合力，然后根据平行四边形法则说明F1和F2的合力F，并在实验误差允许的范围内比较F和F’的大小是否相等，方向是否相同。 实验设备 方形板、白纸、弹簧测力计(两个)、橡胶条、细绳套(两个)、三角形、刻度和图钉(几个)。 实验步骤 1.将一块方形板平放在水平桌面上，在方形板上铺一张空白纸，并用大头针将空白纸固定在方形板上。 2.用销钉将橡胶条的一端固定在板上的点A处，将两根绳子系在橡胶条的另一端，并将一个绳子套系在每根绳子的另一端。 3.用两个弹簧测力计分别钩住串套，将橡胶条相互拉成一定角度，将节点拉到一定位置o，如图所示。 4.用铅笔跟踪O点的位置和两根弦的方向，读取并记录两个弹簧测力计的读数。 5.用铅笔和刻度尺在白纸上从O点沿两根弦的方向画一条直线，按一定的比例画出两个力F1和F2，以F1和F2为邻边，组成一个带刻度和三角形的平行四边形。穿过点0的平行四边形的对角线就是合力f 6.仅使用一个弹簧测力计，通过细绳将橡胶条的节点拉到相同的位置O，读取并记录弹簧测力计的指示，记下细绳的方向，并根据相同的刻度用一个刻度从O点画出该力F’的图表。 7.将f的大小和方向与平行四边形法则得到的合力f进行比较，看它们是否在实验误差的允许范围内。 8.改变F1和F2的大小和方向，再做两个实验。 数据处理和分析 数据处理 1.用铅笔和刻度尺从节点o沿两根弦画一条直线，并根据选定的刻度尺画出两个弹簧测力计的拉力F1和F2图。把F1和F2作为相邻的边，用一个标尺做一个平行四边形，在o点画出平行四边形的对角线，这是合力F的示意图. 2.使用一个标尺，根据相同的标尺，沿着记录方向，从点O画出该弹簧测力计的拉力F’的图表。 3.比较F和F’是完全重合还是几乎完全重合，从而验证平行四边形法则。 误差分析 1.读数误差 弹簧测力计的数据应尽可能大。阅读时，眼睛要正视，并根据有效数字进行正确的阅读和记录。 2.绘图错误 (1)节点o的位置和两个弹簧测力仪的方向绘制不准确，绘制误差是由于绘制比例不当和不准确造成的。 (2)两个部件之间的初始角度太大，例如大于120。在做最后两个实验时，的变化范围不大，所以弹簧测力仪的指示变化不大，读数误差较大，导致绘图误差较大。 注意事项 1.同一实验中两个弹簧测力计的选择方法是：将两个弹簧测力计设置为零，然后相互勾拉，如果两个弹簧测力计的读数相同，则可以选择；如果读数不同，调整或改变它们，直到它们相同。 2.在同一实验中，当橡胶条被拉伸时，节点O的位置必须相同。 3.当使用两个弹簧测力计钩住套索并以一定角度拉动橡胶条时，夹角不应太大或太小，最好在60至100之间。 4.应注意使弹簧测力仪与木板平行，并使弦套与弹簧测力仪的轴线在同一条直线上，以避免弹簧测力仪的外壳与弹簧测力仪的限位卡发生摩擦。在合力不超过橡胶条的范围和弹性极限的前提下 5.弦线套管应该更长，以确定力的方向。不要直接沿着线套的方向画一条直线，而是用铅笔在线套的末端画一个点。拆下管柱套管后，将标记点与O点连接，以确定力的方向。 6.在同一个实验中，绘制力图所选择的比例尺应该是相同的，并且比例尺应该适当选择，使力图略大一些。 其他实验方案的设计 该实验也可以用弹簧测力计完成，具体操作如下： 1.将两个弦线套管中的一个与弹簧测力计连接，用手直接抓住另一个弦线套管，然后同时拉动两个弦线套管，使节点达到o点，注意两个弦线套管的方向和弹簧测力计的指示F1。 2.将橡胶条放回后，将弹簧测力计连接到另一个管柱套管上，用手同时拉动两个管柱套管，使节点到达O点，两个管柱套管位于记录的方向，并读出弹簧测力计的指示F2。 3.其他步骤与提供两个弹簧测力计相同。 仔细研究该板的第二个测试位置，并培养该方法 试验原理和试验场地1的操作 例1[2017年长沙模拟]一位同学的“平行四边形验证力法则”实验如图A所示，其中A为固定橡胶条的图钉，O为橡胶条与弦的节点，OB和OC为弦。图二是根据实验结果画在白纸上的一幅画。 (1)如果操作中没有错误，在图b中的两个力F和F’中，方向必须是沿着AO。 (2)本实验采用的科学方法是_ _ _ _ _ _。 A.理想实验方法b .等效替代法 C.控制变量法建立物理模型法 (3)在实验过程中，主要步骤是： A.在桌子上放一块方板，在方板上铺一张白纸，并用图钉将白纸钉在方板上； b .用图钉将橡胶条的一端固定在木板上的A点，将两根绳子系在橡胶条的另一端，将套索系在绳子的另一端； C.用两个弹簧测力计分别钩住套索，以一定角度拉动橡胶条，使橡胶条伸长，节点到达一定位置o，记录o点的位置，读出两个弹簧测力计的读数； d .根据选定的标尺，用铅笔和标尺画出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图形，用平行四边形法则计算合力F； E.仅使用一个弹簧测力计，将橡胶条穿过弦线套管，读出弹簧测力计的指示，记下弦线的方向，并根据相同的刻度绘制该F '图； 比较F '和F的大小和方向，看它们是否相同，并得出结论。 在上述步骤中：有重要遗漏的步骤的序号为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _和_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _； 缺失内容分别为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。 试着回答(1)F ' _ _(2)B _ _ _(3)C _ _ _ E _ _ _ c应该加上“写下两个弦的方向”，而“将橡胶条的节点拉到相同的位置o”应该用E表示 (1)弹簧测力计将橡胶条拉到o点的拉力必须沿AO方向；根据平行四边形法则，由于误差的存在，合力不一定沿AO方向，所以它必须沿AO方向为f’。 (2)一个力的作用与两个力的作用相同，它们的作用可以等效替换，B是正确的。 (3) (1)根据“验证力平行四边形法则”实验的操作步骤，有重要遗漏的步骤序号为C和e 在c中，两串的方向没有写下来，在e中，没有说明是否将橡胶条的节点拉到相同的位置o。 概括升华 巧记验证力的平行四边形法则实验中应注意的问题 当用一个弹簧测力计拉橡胶条时，“三个记录”(记录两个弹簧测力计的指示、两个弦的方向和节点O的位置)、“两个记录”(记录弹簧测力计的指示和弦的方向)和“一个注释”(节点O的位置必须在同一位置)。 一位同学用图中所示的实验装置验证了“平行四边形法则”。弹簧测力计A挂在固定点P，重物M用细线挂在下端。弹簧测力计B的一端用细线系在O点上，另一端被握住并向左拉，使O节点停止在某个位置。分别读出弹簧测力计A和B的读数，并将O点的位置和拉线的方向记录在垂直木板上的白纸上。 (1)本实验中使用的弹簧测力计单位为N，图中的a数为________N. (2)以下不必要的实验要求是_ _ _ _ _ _ _ _(请在选项前填写相应的字母)。 A.应该测量重量m的重力 B.弹簧测力计在使用前应归零 C.拉动方向应平行于板平面 D.改变拉力，进行多次实验，每次都使O点保持在同一位置 (3)在一次实验中，学生发现弹簧测力计A的指针稍微超出范围。请提出两个解决方案。 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ . 答案(1)3.6 (2)D (3)降低乙张力；降低m的重力；用更大范围的弹簧测力计代替A，或改变B的拉动方向(选择两个) 分析(1)根据弹簧测力计的指针位置和读数规则，可以知道A的个数是3.6 N (2)要验证的关系是，A和B弹簧测力计的拉力合力与M的重力相反，因此应测量M的重力。为减少测量误差，使用前应将弹簧测力计归零，拉力方向应与板平面平行，A、B、C成对。通过多次改变拉力的实验，O点的位置可以不同，但D是错误的。 (3)甲的拉力超出其测量范围。减小A值的方法有很多，如减小B的拉力、减小M的重力、用测量范围更大的弹簧测力计代替A、改变B的拉力方向等。 测试中心2的数据处理和误差分析 例2在“验证力的平行四边形法则”实验中，需要将橡皮筋的一端固定在水平板上，另一端绑两根绳子。o是橡皮筋和琴弦之间的节点。 (1)在实验过程中，除了记录弹簧测力计的读数和o点的位置外，还必须记录_ _ _ _ _ _ _ _。如图所示，在坐标纸上画出两个力F1和F2，图中一个小正方形的边长表示为1 N， 所以这两个力的合力是f=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ (2)为了减少实验误差，下列措施是正确的。 A.两根弦之间的夹角必须非常大 弹簧测力计、线和橡皮筋应平行于板的平面 C.拉动橡皮筋的绳子应稍长，在标记同一根绳子的方向时，两个标记点应靠近 D.应尽可能避免弹簧测力计和木板之间的摩擦 试着解决(1)两个字符串的方向__6__(2)BD。 (1)关于实验操作步骤：除了记录弹簧测力计的读数和o点的位置外，还需要记录两根弦的方向，做一个平行四边形，然后测量对角线的长度，得到f=6 n. (2)在实验中，为了减少实验误差，两根弦之间的夹角稍大，这对于平行四边形来说是方便的，但不一定“一定要大”，所以A是错误的；弹簧测力计、弦线和橡皮筋应平行于板平面，所以b是正确的；拉橡皮筋的绳子应稍长，在标记同一根绳子的方向时，两个标记点应适当远离，这样拉的方向更准确，所以c是错的；应尽可能避免弹簧测力计和木板之间的摩擦，以便测得的张力更准确，因此D是正确的。 在“探索寻找合力的方法”的实验中，有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和弹簧秤。 (1)为了完成 分析(1)根据表格数据画出点，然后将它们连接成一条穿过原点的直线，直线的斜率等于弹簧的刚度系数。 k=N/m55 N/m . (2)弹簧秤读数为2.10牛顿(保留三个有效数字)；以o为顶点，画出两个弹簧的套索方向作为两个拉力的方向，然后确定并画出力的大小，画出两个拉力的图表，画出一个平行四边形，两个拉力为相邻边，画出平行四边形的对角线，即合力f。 (3)用标尺测量合力的长度，并根据确定的标尺计算合力的大小。 测试中心3实验创新设计 例3一个同学试图在家验证平行四边形法则。他发现了两条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和几个小砝码，以及天平、三角形、铅笔、细绳、白纸和钉子。他设计了以下实验：两根橡皮筋的一端用绳子连接在节点O上，另一端分别挂在墙上的钉子A和重物C上，一端用绳子连接在节点O上，另一端用绳子连接。 (1)为了完成实验，_ _ _ _ _ _ _ _需要进行以下操作。 A.测量字符串OB的长度 B.测量橡皮筋的原始长度 C.悬挂重物后，测量橡皮筋的长度 D.悬挂重物后，记录节点O的位置 E.记录字符串OB的位置 F.改变橡皮筋OA和绳子OB的位置，保持o点位置不变，然后重新固定绳子和橡皮筋，测量橡皮筋的长度 (2)完成实验，学生减少实验误差的有益实践是_ _ _ _ _ _ _ _ _。 A.两条橡皮筋的长度和厚度必须相等 B.绳子和橡皮筋应与垂直墙壁平行 C.橡胶带的伸长率应尽可能大 D.拉橡皮筋的绳子要长一些，在同一绳子方向上标出的两个点要远一些 尝试解决(1)BCDEF__(2)ABD。 (1)为了验证平行四边形法则，需要测量力的大小和方向，因此需要测量橡皮筋的原始长度和拉伸长度。由于橡皮筋的刚度系数相同，可以根据橡皮筋的变形来测量三个力的比例关系，从而制作出力图，验证平行四边形法则，所以必要的操作是BCDEF。 (2)因为有必要根据橡皮筋的变形来确定力，所以有必要确保橡皮筋完全相同；为了保证测量误差小，还必须保证三个力在一个平面上；在标出力的方向时，我们应该使画出的两点之间的距离更大，减少画出的误差，这样A、B、D都是正确的。 [2018宁夏石嘴山模拟]实验组用弹簧测力仪和量角器验证了平行四边形的受力规律，并设计了如图所示的实验装置。固定在竖木板上的量角器的直边是水平的，橡皮筋的一端固定在量角器中心o正上方的A处，另一端系有绳套1和绳套2。 (1)主要实验步骤如下： (1)将弹簧测力计挂在绳套1上，垂直拉下橡胶带，使橡胶带的节点达到o，记录弹簧测力计的指示f； 将弹簧测力计挂在套索1上，用手拉动套索2，慢慢拉动橡皮筋，使橡皮筋的节点达到o点，此时套索1方向为0，套索2方向为120，记录弹簧测力计的指示f1； 根据力的平行四边形法则，计算拉力f1=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。 初步验证可以通过比较_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _来实现； 只改变套索2的方向，重复上述实验步骤。 (2)保持套索2的方向不变，从图中所示位置向下缓慢旋转套索1 90度。在这个过程中，保持橡皮筋的节点静止在0。下面关于套索1张力变化的结论是正确的。 A.逐渐增加b .先增加后减少 C.逐渐减少。首先减少，然后增加 回答(1) F1和F

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