【世纪金榜】2014高考物理第一轮复习 第二章 实验三 验证力的平行四边形定则课件 新人教版必修1

1、实验三验证力的平行四边形定则,【实验过程】 1.用图钉把白纸钉在方木板上。 2.把方木板平放在桌面上,用图钉把橡皮条的一端固定在A点,如图所示,橡皮条的另一端拴上两个绳套。,3.用两只弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长到某一位置O。用铅笔描下O点的位置和两条细绳套的方向,并记录弹簧测力计的读数。注意在使用弹簧测力计的时候,要使它的弹簧与木板平面平行。 4.用铅笔和刻度尺从力的作用点(位置O)沿着两绳套的方向画直线,按选定的标度作这两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,利用刻度尺和三角板以F1和F2为邻边作平行四边形,过O点画平行四边形的对角线,即为合力F的图示。,5.只

2、用一只弹簧测力计,通过细绳把橡皮条的结点拉到同一位置O。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。 6.比较力F与用平行四边形定则求得的合力F的大小和方向,在实验误差允许的范围内看它们是否相等。 7.改变两个分力的大小和夹角,再做两次实验。,【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。,【注意事项】 1.使用弹簧测力计前,要先观察指针是否指在零刻度处,若指针不在零刻度处,要设法调整指针,使其指在零刻度处。再将两只弹簧测力计的挂钩钩在一起

3、,向相反方向拉,如果两个示数相同方可使用。 2.实验中的两个细绳套不要太短。 3.在同一次实验中,使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。 4.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60100之间为宜。,5.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。要防止弹簧测力计卡壳,防止弹簧测力计或橡皮条与纸面有摩擦。 6.在同一实验中,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。,【实验改进】 本实验用一只弹簧测力计也可以完成,具体操作如下: (1)把两条细绳中的一条细绳与

4、弹簧测力计连接,另一条细绳用手直接抓住,然后同时拉这两条细绳,使结点至O点,记下两条细绳的方向和弹簧测力计的示数F1。 (2)放回橡皮条后,将弹簧测力计连接到另一条细绳上,用手再同时拉这两条细绳,使结点至O点,并使两条细绳位于记录下来的方向上,读出弹簧测力计的示数F2。,其他步骤与提供两只弹簧测力计相同。这种操作的优点是能减小因两只弹簧测力计的不同而带来的误差,但实验过程稍麻烦。,热点 1 实验原理和实验过程的考查 【典例1】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。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。,(1)如

5、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 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.用两只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,读出两只弹簧测力计的示数;,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;

6、 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 。,【标准解答】(1)由一只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

7、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”,热点 2 实验过程的考查 【典例2】在“验证力的平行四边形定则”的实验中,需要将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上两根细绳,细绳的另一端都有绳套(如图所示)。实验中需用两只弹簧测力计分别钩住绳套,并互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O。,(1)某同学在做该实验时认为: A.拉橡皮条的绳细一些且长一些,实验效果较好 B.拉橡皮条时,弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行 C.橡皮条弹性要好,拉

8、结点到达某一位置O时,拉力要适当大些 D.拉力F1和F2的夹角越大越好 其中正确的是(填入相应的字母)。,(2)若两只弹簧测力计的读数均为4N,且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直,则(选填“能”或“不能”)用一个量程为5N的弹簧测力计测量出它们的合力,理由是 。,【标准解答】(1)为便于确定拉力的方向,绳应细且长一些,实 验时应使橡皮条、弹簧测力计、细绳与木板平行,拉力不能太 小,故A、B、C正确。拉力F1和F2的夹角越大,合力越小,作图时 相对误差越大,故D错。正确的选项为A、B、C。 (2)若两只弹簧测力计的读数均为4N,且两弹簧测力计拉力的方 向相互垂直,则其合力为 5N,故不能用一个量程

9、为5N的 弹簧测力计测量出它们的合力。 答案:(1)A、B、C(2)不能量程太小,【双基题组】 1.(2013德州模拟)用等效替代法验证力的平行四边形定则的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳,图乙是白纸上根据实验结果画出的图。,(1)本实验中“等效替代”的含义是 。 A.橡皮筋可以用细绳替代 B.左侧测力计的作用效果可以替代右侧测力计的作用效果 C.右侧测力计的作用效果可以替代左侧测力计的作用效果 D.两测力计共同作用的效果可以用一个测力计的作用效果替代 (2)图乙中的F与F两力中,方向一定沿着AO方向的是,图中是F1、F2合力的理论值,是合

10、力的实验值。,【解析】(1)验证平行四边形定则的实验中,第一次同时用两个测力计作用在橡皮筋上,将橡皮筋与细绳的结点拉到一个合适的位置,第二次只用一个测力计作用在橡皮筋上,使橡皮筋与细绳的结点到达同样的位置,可见两次测力计对橡皮筋产生的作用效果相同,可以等效替代,故选D。 (2)根据第(1)问的分析可知,力F一定沿AO方向;据平行四边形定则合成出来的力F是合力的理论值,而力F则是合力的实验值。 答案:(1)D(2)FFF,2.(2013常州模拟)李明同学在做“互成角度的两个力的合成”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,如图所示。,(1)试在图中作出无实验误差

11、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大 B.橡皮筋的拉力是合力,而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即可,(3)如图所示是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果,其中比较符合实验事实的是。(力F是用一只弹簧测力计拉时的图示) (4)在以上实验结果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)

12、 。,【解析】(1)用平行四边形定则作图,即以F1、F2为两邻边作平行四边形,对角线OF就表示合力F。(标上箭头表明方向) (2)两分力可以同时大于合力,故A正确;结点受三个力作用处于平衡状态,其中两弹簧测力计的拉力的合力与第三个力橡皮筋的拉力等大反向,是一对平衡力,而橡皮筋的拉力不是合力,故B错;只有保证结点在同一位置才能说明作用效果相同,故C对;若两个分力的大小变化而方向都不变,则合力必定变化,故D错。,(3)作图法得到的F必为平行四边形的对角线,单个弹簧测力计的拉力F一定与橡皮筋共线,故张华的实验比较符合实验事实。 (4)F2的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左;作图时两虚线分别与F1

13、线和F2线不严格平行。(其他合理原因均正确),答案:(1)如图所示 (2)A、C(3)张华(4)见解析,3.在“验证力的平行四边形定则”实验中: (1)部分实验步骤如下,请完成有关内容: A.将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上,另一端绑上两根细线。 B.在其中一根细线上挂上5个质量相等的钩码,使橡皮筋拉伸,如图甲所示,记录:、。,C.将步骤B中的钩码取下,分别在两根细线上挂上4个和3个质量 相等的钩码,用两光滑硬棒B、C使两细线互成角度,如图乙所示, 小心调整B、C的位置,使,记录。 (2)如果力的平行四边形定则得到验证,那么图乙中 =。,【解析】(1)验证力的平行四边形定则时,

14、用一根细线拉橡皮筋的力和用两根细线拉橡皮筋的力效果相同,故两次拉橡皮筋必须使橡皮筋伸长到同一位置,因此需要记录的有,B步骤:钩码个数(或细线拉力)、橡皮筋与细线的结点位置O、细线的方向(说明:能反映细线方向的其他记录也可以)。 C步骤:橡皮筋与细线结点的位置与步骤B中结点位置重合,并记录钩码个数和对应的细线方向。 (2)水平方向:4mgcos=3mgcos。 解得:,答案:(1)细线的方向结点的位置O钩码个数 结点位置与步骤B中结点位置重合钩码个数和对应的细线 方向(2),【高考题组】 4.(2011江苏高考)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

15、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)根据弹簧测力计的指针位置以及读数规则可知A的示数为3.

16、6N。 (2)要验证的关系是A、B两个弹簧测力计的拉力的合力与M的重力等大反向,所以应测量M所受的重力。为减小测量误差,应该做到弹簧测力计使用前校零,拉力的方向与木板平面平行,A、B、C对。改变拉力进行多次实验,O点位置可以不同,D错。,(3)A的拉力超过其量程,为减小A的数值,有多种方法。例如,使B拉力减小,减小M的重力大小,A换成量程更大的弹簧测力计,改变B的拉力方向等。 答案:(1)3.6(2)D (3)使B拉力减小;减小M的重力大小;A换成量程更大的弹簧测力计或改变B的拉力方向等(任选两个),5.(2010天津高考)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

17、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秤互成角度地拉橡皮条,另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条。,(1)实验对两次拉伸橡皮条的要求中,下列哪些说法是正确 的(填字母代号) A.将橡皮条拉伸相同长度即可 B.将橡皮条沿相同方向拉到相同长度 C.将弹簧秤都拉伸到相同刻度 D.将橡皮条和绳的结点拉到相同位置,(2)同学们在操作过程中有如下议论,其中对减小实验误差有 益的说法是(填字母代号) A.两细绳必须等长 B.弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行 C.用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大 D.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些,【解析】

18、(1)本实验利用等效法:一个力F的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点,这要求将橡皮条和绳的结点拉到相同位置,即橡皮条沿相同方向拉到相同长度,故B、D正确;A、C都未限制方向,无法保证效果相同。,(2)若验证一个力F是否为力F1和F2的合力时,必须作出各力的图示,则应记录力的三要素:作用点、大小、方向,细绳应适当长一些,标记同一细绳方向的两点要远些便于确定力的方向,减少偏差,但没必要两细绳必须等长,故A不正确、D正确。为了避免弹簧秤的外壳与弹簧秤的限位卡之间有摩擦,确保弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行,并使细绳与弹簧秤的轴线在同一条直线上,故B正确。在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下,拉力的数值尽量大些,以减小相对误差,但没必要拉力之差尽可能大,故C不正确。 答案:(1)B、D (2)B、D,6.(2009山东高考)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,另一端与第二条橡皮筋连接,结点为O,将第三条橡皮筋的另一端通过