高考物理新课标大一轮复习课件第二章相互作用实验3

1、实验三验证力的平行四边形定则,夯实必备知识,误差分析 本实验的误差除弹簧测力计本身的误差外，还主要来源于以下两个方面： 1读数误差 减小读数误差的方法：弹簧测力计数据在允许的情况下，尽量大一些读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录,2作图误差 减小作图误差的方法：作图时两力的对边一定要平行，两个分力F1、F2间的夹角越大，用平行四边形作出的合力F的误差F就越大，所以实验中不要把F1、F2间的夹角取得太大 注意事项 1位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同,2角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60120之间为宜

2、 3尽量减少误差 (1)在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些 (2)细绳套应适当长一些，便于确定力的方向 4统一标度：在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些,精研疑难要点,典例赏析1 (2015年长沙模拟)某同学做“验证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为细绳图示乙是在白纸上根据实验结果画出的图,对实验原理及误差分析的考查,(1)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 _.,(2)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

3、 D建立物理模型法 (3)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，结点到达某一位置O.记录下O点的位置，读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力F1和F2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

4、们是否相同，得出结论,上述步骤中：有重要遗漏的步骤的序号是_和_； 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点的拉力一定沿AO方向；而根据平行四边形定则作出的合力，由于误差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿AO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，它们的作用效果可以等效替代，故B正确 (3)根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是C、E. 在C中未记下两条细绳的方向，E中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置O. 答案(1)F(2)B(3)CEC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位置O

5、”,通关演练1 在“验证力的平行四边形定则”的实验中，下面提供的方法中可以减少实验误差的是() A用两个弹簧测力计拉橡皮条时，应使弹簧测力计的读数达到最大值 B用弹簧测力计拉橡皮条时，应使之与木板平行 C两个分力F1、F2间的夹角越大越 好 D拉橡皮条的细绳要稍长些,解析：用两个弹簧测力计拉橡皮条时，F1、F2的数值应适当大些，但要保证F1、F2和F都在弹簧测力计的量程以内，A选项错弹簧测力计与木板平行，以保证拉力的方向就在木板的白纸记录的方向上，B选项对F1与F2间的夹角太小和太大，作了的平行四边形的误差都大，F1与F2间的夹角应适当大些，拉橡皮条的细绳应稍长些，使记录的力的方向更准确，D选

6、项对，故可以减小实验误差的是B、D. 答案：BD,精要指津 1实验过程应注意 (1)结点O 定位O点时要力求准确 同一次实验中橡皮条拉长后的O点必须保持不变 (2)拉力 用弹簧秤测拉力时要使拉力沿弹簧秤轴线方向,实验过程及数据处理,应尽量使橡皮条、弹簧秤和细绳套位于与纸面平行的同一平面内 两个分力F1、F2间的夹角不要太大或太小 (3)作图 在同一次实验中，选定的比例要相同 严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力,2操作不忘“三”“二”“一” 用两个弹簧秤拉橡皮条时的“三记录”(记录两弹簧秤示数、两细绳方向和结点O的位置)，用一个弹簧秤拉橡皮条时的“二记录”(记录弹簧秤示数和细

7、绳方向)及“一注意”(结点O的位置必须在同一位置)等 典例赏析2 (2015年山东枣庄期中)“探究求合力的方法”的实验装置如图甲所示,(1)某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图甲所示其中，细绳CO对O点的拉力大小为_N； (2)请将图甲中细绳CO和BO对O点两拉力的合力F合画在图乙上由图求出合力的大小F合_N(保留两位有效数字)； (3)某同学对弹簧测力计中弹簧的劲度系数是多少很感兴趣，于是，他将刻度尺与弹簧测力计平行放置，如图丙所示，利用读得的数据他得出了弹簧的劲度系数那么，该弹簧的劲度系数k_N/m(保留两位有效数字),解析 (1)由图甲可读出CO对O点的拉力大小为2.60 N. (2)在

8、图乙上的画图如图所示，结合作图可求知合力大小为5.1 N. (3)由图丙可知，弹簧测力计0刻度线对应5.0 mm,2.60 N对应48.0 mm，由胡克定律，Fkx，解得kF/x60 N/m. 答案(1)2.60(2)见解析图5.1(3)60,通关演练2 在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤 (1)为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如下表：,根据表中数据在图中作出Fx图象并求得该弹簧的劲度系数k_N/m；,(2)某次实验中，弹簧秤的指针位置如图所示，其读数为_N；同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 N，请在

9、下列虚线框中画出这两个共点力的合力F合； (3)由图得到F合_N.,(2)弹簧秤的读数为2.10 N，选标度1N 合力的图示如图所示 (3)经测量，合力F合3.3 N.,答案：(1)见解析图53(说明：2范围内都可) (2)2.10(说明：有效数字位数正确，0.02范围内都可)见解析图(3)3.3(说明：0.02范围内都可),创新拓展实验,以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现拓展性、开放性、探究性等特点 视角1考查对实验原理的理解、实验方法的迁移 视角2实验器材的改进,三个相同的橡皮筋，可将三个橡皮筋系于一点，互成角度地将它们拉长，记下各自的拉力方

10、向，伸长后的长度，并测出原长，根据伸长量确定三个拉力的大小关系，再结合力的图示作图验证平行四边形定则 (2)使用力的传感器用力传感器确定各力的大小，同时确定细绳中拉力的方向，再结合力的图示作图验证平行四边形定则,典例 (2014年江苏卷，11)小明通过实验验证力的平行四边形定则 (1) 实验记录纸如图甲所示，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 3.30 N、F23.85 N 和F34.25 N请根据图中给出的标度作图求出 F1 和 F2

11、 的合力,图甲,(2)仔细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度，发现读数不相同，于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响 实验装置如图乙所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O点，下端 N 挂一重物用与白纸平行的水平力缓慢地移动 N，在白纸上记录下N的轨迹重复上述过程，再次记录下 N 的轨迹,两次实验记录的轨迹如图丙所示过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点，则实验中橡皮筋分别被拉伸到 a 和 b 时所受拉力 Fa、Fb 的大小关系为_,(3)根据(2)中的实验，可以得出的实验结果有哪些？ (

12、填写选项前的字母)() A橡皮筋的长度与受到的拉力成正比 B两次受到的拉力相同时，橡皮筋第 2 次的长度较长 C两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第 2 次受到的拉力较大 D两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大,(4)根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项 解析(1)根据图中所给标度作出力F1和F2的图示，以F1和F2为邻边作平行四边形，画出对角线，量出其长度，确定其大小F合4.8 N. (2)以N点为研究对象，进行受力分析可知，N点受三力平衡，分别被拉伸到a点和b点时，三个力的大小和方向均不变，故FaFb.,(3)两次实验结果表明：两次受到的拉

13、力相同时橡皮筋第2次的长度较长B对；橡皮筋的长度与受到的拉力不成正比A错：两次被拉伸长度相同时，橡皮筋第1次受到的拉力较大，C错；两次受到的拉力相同时拉力越大两次的长度之差越大，D对,答案(1)见下图，F合4.64.9都算对 (2)FaFb(3)BD (4)橡皮筋拉伸不宜过长；选用新橡皮筋(或：拉力不宜过大：选用弹性好的橡皮筋；换用弹性好的弹簧),如图所示，某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮筋(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分别挂在墙上的两个钉子A、B上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为O，将第三

14、条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物,(1)为完成该实验，下述操作中不需要的是_ A测量细绳的长度 B测量橡皮筋的原长 C测量悬挂重物后橡皮筋的长度 D记录悬挂重物后结点O的位置 (2)钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是_,解析：(1)用橡皮筋验证平行四边形定则需要测量的是三条橡皮筋的伸长量及其拉伸的方向；与细绳的长度无关，故上述操作中A不需要，B和C是需要的；为了确保力的合成的等效性，悬挂重物后结点O的位置必须相同，所以上述操作中的D也是必需的 (2)因为钉子的位置已固定，为了继续进行实验可改变重物的质量再次进行验证 答案：(1)A(2)更换不同的小重物,备课札记 _

15、,演练目标课堂,1在探究求合力的方法时先将橡皮条的一端固定在水平木板上另一端系上带有绳套的两根细绳实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧测力计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 (1)实验对两次拉伸橡皮条的要求中，应该将橡皮条和绳的结点沿相同方向拉到_位置(填“同一”或“不同”),(2)同学们在操作过程中有如下讨论其中对减小实验误差有益的说法是_(填字母代号) A用两个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条时，拉力间的角度要小一些 B弹簧测力计、细绳、橡皮条要尽量与木板平行 C用两弹簧测力计同时拉细绳时两弹簧测力计示数之差应尽可能小 D标记同一细绳方向的两点要远些

16、,解析：(1)只有拉到同一位置时，两次的作用效果才能相同(2)用两个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条时，两力间的角度应较大一些，便于实验结果更准确，故A错误；弹簧测力计、细绳、橡皮条要尽量与木板平行，如果不平行会导致在木板上画出的力的图示与实际不符，故B正确；两弹簧测力计示数之差的大小对实验没有影响，故C错误；标记同一细绳方向的两点比较近时，所画直线的方向误差就较大，故D正确 答案：(1)同一(2)BD,2对于“验证力的平行四边形定则”的实验，某同学有以下认识： A实验中两个分力的夹角取得越大越好 B细绳以及弹簧测力计所在平面必须与木板平行 C拉橡皮条的细绳要长些，用铅笔画出两个定点的位置时应使这两

17、个点的距离尽量远些,D作图要用细芯铅笔，图的比例要尽量大些，要用严格的几何作图法作出平行四边形，图旁要画出表示力的比例线段，且注明每个力的大小和方向 以上操作可以减小误差的是_,解析：如果两个分力夹角太大，则合力很小，用平行四边形作图法得出的合力的误差也越大所以实验中不能把夹角取得太大，A错；为了减小摩擦，橡皮条、细绳、弹簧测力计应在同一平面内，且弹簧测力计的方向要与拉力的方向保持在一条直线上以免挂钩与弹簧测力计之间产生摩擦，B对；为了减小力的方向的误差，橡皮条的细绳要长些：标记方向时所画的两个点的距离要尽量远些C正确；由于我们画力的图示时总是有一定的误差，为了减小画图时产生的误差，要用细芯铅

18、笔，画的图要适当大一些，而且每个力都不应该太小，所以D正确 答案：BCD,3如图所示，在“探究共点力合成的规律”的实验中，某同学经历了以下实验步骤：,A用铅笔和直尺在白纸上从O点沿着两细绳方向画直线，按一定标度作出两个力F1和F2的图示，根据平行四边形定则作图求出合力F； B只用一个测力计，通过细绳把橡皮筋与细绳的连接点拉到同样的位置O； C用铅笔记下O点的位置和两条细绳的方向，读出两个弹簧秤的示数；,D在水平旋转的木板上，垫一张白纸并用图钉固定，把橡皮筋的一端固定在板上A点，用两条细绳连接在橡皮筋的另一端，通过细绳同时用两个测力计互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋与细绳的连接点到达某一位置O； E

19、记下测力计的读数和细绳方向，按同一标度作出这个力的图示F，比较这个实测合力和按平行四边形定则求出的合力F，看它们的大小和方向是否相同； F改变两测力计拉力的大小和方向，多次重复实验，根据实验得出结论,(1)将以上实验步骤按正确顺序排列，应为_ _ (填选项前的字母) (2)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_(至少写出三个，要求写名称) 答案：(1)DCABEF(2)位移、速度、加速度等,4某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”，弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置分别读出

20、弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向,(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为_N. (2)下列不必要的实验要求是_(请填写选项前对应的字母),A应测量重物M所受的重力 B弹簧测力计应在使用前校零 C拉线方向应与木板平面平行 D改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置 (3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法,解析：(1)由题图知，弹簧测力计A的最小刻度值为0.2 N，读数为3.6 N. (2)验证力的平行四边形定则，一定要记好合力与两分力的大小与方向，与结点位置无关，D错；M的重力即合力

21、，A对；测量前弹簧测力计调零才能测量准确，B对；拉线与木板平行才能保证力在木板平面内，C对 (3)对O点受力分析如图所示，可见若减小FOA可调节FOB的大小或方向，调节OA方向或减小物重G等,答案：(1)3.6(2)D(3)减小弹簧测力计B的拉力；减小重物M的质量(或将A更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计B拉力的方向等),5某同学在做“互成角度的两个力的合成”的实验时，利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两只弹簧测力计拉力的大小和方向，如图(a)所示,(1)试在图(a)中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示，并用F表示此力 (2)有关此实验，下列叙述正确的是_ A两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力略大一些 B橡皮筋的拉力是合力，两弹簧测力计的拉力是分力 C两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置O，这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同,D若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小 (3)如图(b)所示是甲和乙两位同学在做以上实验时得到的结果，其中哪一个比较符合实验事实？(力F是用一只弹簧测力计拉时的图示)_ (4)在以上比较符合实验事实的一位同学中，造成误差的主要原因是：(至少写出两种情况)_.,解析：(1)以F1、F2为邻边作平行四边形，其对角线OF即为所求的合