高考物理大一輪總復習 專題精講 實驗三 驗證力的平等四邊形定則課件.ppt

01主干回顧固基礎(chǔ) 實驗?zāi)康?1 會使用彈簧測力計 2 驗證互成角度的兩個力合成時的平行四邊形定則 實驗原理 1 等效法 一個力f 的作用效果和兩個力f1 f2的作用效果都是讓同一條一端固定的橡皮條伸長到同一點 所以一個力f 就是這兩個力f1和f2的合力 作出力f 的圖示 如圖所示 2 平行四邊形法 根據(jù)平行四邊形定則作出力f1和f2的合力f的圖示 3 驗證 比較f和f 的大小和方向是否相同 若在誤差允許的范圍內(nèi)相同 則驗證了力的平行四邊形定則 實驗器材 方木板 白紙 彈簧測力計 兩只 橡皮條 細繩套 兩個 三角板 刻度尺 圖釘 幾個 實驗步驟 1 在水平桌面上平放一塊方木板 在方木板上鋪一張白紙 用圖釘把白紙固定在方木板上 2 用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的a點 在橡皮條的另一端拴上兩條細繩 細繩的另一端各系上細繩套 3 用兩個彈簧測力計分別鉤住細繩套 互成角度地拉橡皮條 將結(jié)點拉到某一位置o 如圖所示 4 用鉛筆描下o點的位置和兩條細繩的方向 讀出并記錄兩個彈簧測力計的示數(shù) 5 用鉛筆和刻度尺在白紙上從o點沿兩條細繩的方向畫直線 按一定的標度作出兩個力f1和f2的圖示 并以f1和f2為鄰邊用刻度尺和三角板作平行四邊形 過o點的平行四邊形的對角線即為合力f 6 只用一個彈簧測力計 通過細繩把橡皮條的結(jié)點拉到同樣的位置o 讀出并記錄彈簧測力計的示數(shù) 記下細繩的方向 按同一標度用刻度尺從o點作出這個力f 的圖示 7 比較f 與用平行四邊形定則求出的合力f的大小和方向 看它們在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否相等 8 改變f1和f2的大小和方向 再做兩次實驗 注意事項 1 同一實驗中的兩只彈簧測力計的選取方法是 將兩只彈簧測力計調(diào)零后互鉤對拉 若兩只彈簧測力計在對拉過程中 讀數(shù)相同 則可選 若讀數(shù)不同 應(yīng)調(diào)整或另換 直至相同為止 2 在同一次實驗中 使橡皮條拉長時 結(jié)點o位置一定要相同 3 用兩只彈簧測力計鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時 夾角不宜太大也不宜太小 在60 100 之間為宜 4 讀數(shù)時應(yīng)注意使彈簧測力計與木板平行 并使細繩套與彈簧測力計的軸線在同一條直線上 避免彈簧測力計的外殼與彈簧測力計的限位卡之間有摩擦 讀數(shù)時眼睛要正視彈簧測力計的刻度 在合力不超過量程及橡皮條彈性限度的前提下 拉力的數(shù)值盡量大些 5 細繩套應(yīng)適當長一些 便于確定力的方向 不要直接沿細繩套的方向畫直線 應(yīng)在細繩套末端用鉛筆畫一個點 去掉細繩套后 再將所標點與o點連接 即可確定力的方向 6 在同一次實驗中 畫力的圖示所選定的標度要相同 并且要恰當選取標度 使所作力的圖示稍大一些 數(shù)據(jù)處理 1 用鉛筆和刻度尺從結(jié)點o沿兩條細繩方向畫直線 按選定的標度作出這兩只彈簧測力計的拉力f1和f2的圖示 并以f1和f2為鄰邊用刻度尺作平行四邊形 過o點畫平行四邊形的對角線 此對角線即為合力f的圖示 2 用刻度尺從o點按同樣的標度沿記錄的方向作出這只彈簧測力計的拉力f 的圖示 3 比較f與f 是否完全重合或幾乎完全重合 從而驗證平行四邊形定則 誤差分析 1 讀數(shù)誤差彈簧測力計數(shù)據(jù)在允許的情況下 盡量大一些 讀數(shù)時眼睛一定要正視 要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄 2 作圖誤差 1 結(jié)點o的位置和兩個彈簧測力計的方向畫得不準確 造成作圖誤差 2 兩個分力的起始夾角 太大 如大于120 再重復做兩次實驗 為保證結(jié)點o位置不變 即保證合力不變 則 變化范圍不大 因而彈簧測力計示數(shù)變化不顯著 讀數(shù)誤差較大 導致作圖產(chǎn)生較大誤差 3 作圖比例不恰當 不準確等造成作圖誤差 它案設(shè)計 本實驗用一個彈簧測力計也可以完成 具體操作如下 1 把兩條細繩套中的一條細繩套與彈簧測力計連接 另一條細繩套用手直接抓住 然后同時拉這兩條細繩套 使結(jié)點至o點 記下兩條細繩套的方向和彈簧測力計的示數(shù)f1 2 放回橡皮條后 將彈簧測力計連接到另一細繩套上 用手再同時拉這兩條細繩套 使結(jié)點至o點 并使兩條細繩套位于記錄下來的方向上 讀出彈簧測力計的示數(shù)f2 其他步驟與提供兩只彈簧測力計相同 02典例突破知規(guī)律 考點1實驗原理與操作典例透析在 驗證力的平行四邊形定則 實驗中 需要將橡皮條的一端固定在水平木板上 先用一個彈簧秤拉橡皮條的另一端到某一點并記下該點的位置 再將橡皮條的另一端系兩根細繩 細繩的另一端都有繩套 用兩個彈簧秤分別鉤住繩套 并互成角度地拉橡皮條 1 多選 某同學認為在此過程中必須注意以下幾項 a 兩根細繩必須等長b 橡皮條應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上c 在使用彈簧秤時要注意使彈簧秤與木板平面平行d 在用兩個彈簧秤同時拉細繩時要注意使兩個彈簧秤的讀數(shù)相等e 在用兩個彈簧秤同時拉細繩時必須將橡皮條的另一端拉到用一個彈簧秤拉時記下的位置其中正確的是 填入相應(yīng)的字母 2 驗證力的平行四邊形定則 的實驗情況如圖甲所示 其中a為固定橡皮條的圖釘 o為橡皮條與細繩的結(jié)點 ob和oc為細繩 圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的力的示意圖 圖乙中的f與f 兩力中 方向一定沿ao方向的是 本實驗采用的科學方法是 a 理想實驗法b 等效替代法c 控制變量法d 建立物理模型法 3 某同學在坐標紙上畫出了如圖所示的兩個已知力f1和f2 圖中小正方形的邊長表示2n 兩力的合力用f表示 f1 f2與f的夾角分別為 1和 2 關(guān)于f1 f2與f 1和 2關(guān)系正確的有 a f1 4nb f 12nc 1 45 d 1 2 嘗試解答 1 ce 2 f b 3 bc 1 兩細繩套不要太短 但是兩根細繩不一定要等長 選項a錯誤 橡皮條與兩繩夾角的平分線是否在同一直線上 由兩分力的大小和方向決定 選項b錯誤 用彈簧秤拉細繩套時 彈簧秤與木板平面必須平行 選項c正確 驗證力的平行四邊形定則實驗中 測量分力大小的兩個彈簧秤的讀數(shù)不一定要相等 選項d錯誤 在同一次實驗中 需要保持單個拉力的作用效果與兩個拉力的作用效果相同 所以選項e正確 本題答案為ce 2 f 是利用一個彈簧秤將橡皮條拉到結(jié)點o位置的力 f是利用平行四邊形定則作出的與f 作用效果相同的兩個分力f1和f2的合力 所以沿ao方向的力一定是f 本實驗中 需要保證單個拉力的作用效果與兩個拉力的作用效果相同 即采用了等效替代法 巧記驗證力的平行四邊形定則實驗應(yīng)注意的問題用兩個彈簧秤拉橡皮條時的 三記錄 記錄兩彈簧秤示數(shù) 兩細繩方向和結(jié)點o的位置 用一個彈簧秤拉橡皮條時的 二記錄 記錄彈簧秤示數(shù)和細繩方向 及 一注意 結(jié)點o的位置必須在同一位置 等 變式訓練 在做 驗證力的平行四邊形定則 實驗時 橡皮條的一端固定在木板上 用兩個彈簧測力計把橡皮條的另一端拉到某一確定的o點 則下列說法中正確的是 a 同一次實驗中 o點位置不允許變動b 實驗中 只要記錄彈簧測力計的讀數(shù)和o點的位置c 實驗中 把橡皮條的另一端拉到o點時 兩個彈簧測力計之間的夾角必須取90 d 實驗中 要始終將其中一個彈簧測力計沿某一方向拉到最大量程 然后調(diào)節(jié)另一彈簧測力計拉力的大小和方向 把橡皮條另一端拉到o點 解析 由合力的定義知 只有兩次都把橡皮條拉到同一個位置 實驗中測得的才是合力 a正確 實驗中 除了要記錄彈簧測力計的讀數(shù) o點的位置以外 還要記錄兩個分力的方向 即繩子拉力的方向 b錯 兩個彈簧測力計之間的夾角實際上就是兩個分力的夾角 這個夾角并非一定取90 理論上是任意的 c錯 實驗中如果始終將其中一個彈簧測力計沿某一方向拉到最大量程 則在調(diào)節(jié)另一個彈簧測力計時很容易使這個彈簧測力計超過其量程 這是不允許的 d錯 答案 a 考點2數(shù)據(jù)處理與誤差分析典例透析 2012 浙江高考 在 探究求合力的方法 實驗中 現(xiàn)有木板 白紙 圖釘 橡皮筋 細繩套和一把彈簧秤 1 為完成實驗 某同學另找來一根彈簧 先測量其勁度系數(shù) 得到的實驗數(shù)據(jù)如下表 用作圖法求得該彈簧的勁度系數(shù)k n m 2 某次實驗中 彈簧秤的指針位置如圖所示 其讀數(shù)為 n 同時利用 1 中結(jié)果獲得彈簧上的彈力值為2 50n 請畫出這兩個共點力的合力f合 3 由圖得到f合 n 嘗試解答 1 如圖所示 55 說明 2內(nèi)都可 2 2 10 說明 有效數(shù)字位數(shù)正確 0 02內(nèi)都可 3 3 3 說明 0 2內(nèi)都可 變式訓練 多選 在驗證力的平行四邊形定則時 先將橡皮條的一端固定在水平木板上 另一端系上帶有繩套的兩根細繩 實驗時 需要兩次拉伸橡皮條 第一次是通過兩細繩用兩個彈簧測力計互成角度地拉橡皮條 第二次是用一個彈簧測力計通過一細繩拉橡皮條 下列對本實驗的要求及減小實驗誤差的說法正確的有 a 兩次拉伸橡皮條只要將橡皮條拉伸相同長度即可b 第二次拉橡皮條時要使細繩沿第一次實驗所作平行四邊形對角線方向c 標記拉力方向時 鉛筆要緊靠細繩 沿繩移動畫出拉力方向d 拉橡皮條的細繩要長些 標記同一細繩方向的兩點要遠些e 彈簧測力計使用前要先調(diào)到零點 拉橡皮條時彈簧的伸長方向和所測拉力方向要一致 解析 因為每次拉伸橡皮條時要產(chǎn)生相同的力的效果 所以不僅要拉伸相同的長度 還要有相同的方向 即每次要把細繩的結(jié)點拉到相同的位置 故選項a錯 實驗中有一定的誤差是不可避免的 作圖得到的對角線與實際的合力方向有一個微小的夾角偏差是正常的 所以實驗中只要注意相同的力的效果 把結(jié)點拉到相同的位置即可 故選項b錯 標記力的方向時記下結(jié)點位置和在細繩方向上一個與結(jié)點位置相距較遠的點 再用直尺畫出過這兩點的直線就是細繩拉力的方向 故選項c錯 拉橡皮條的細繩長些 標記同一細繩方向的兩點距離遠些 可以減小畫出的力的方向的誤差 故選項d正確 彈簧測力計使用前要先調(diào)到零點 拉橡皮條時彈簧的伸長方向與所測拉力的方向一致才可以減小摩擦和拉力方向方面的誤差 所以選項e正確 答案 de 考點3實驗過程的考查典例透析在 驗證力的平行四邊形定則 的實驗中 需要將橡皮條的一端固定在水平木板上 另一端系上兩根細繩 細繩的另一端都有繩套 如圖所示 實驗中需用兩只彈簧測力計分別鉤住繩套 并互成角度地拉橡皮條 使橡皮條伸長 結(jié)點到達某一位置o 1 多選 某同學在做該實驗時認為 a 拉橡皮條的繩細一些且長一些 實驗效果較好b 拉橡皮條時 彈簧測力計 橡皮條 細繩應(yīng)貼近木板且與木板平面平行c 橡皮條彈性要好 拉結(jié)點到達某一位置o時 拉力要適當大些d 拉力f1和f2的夾角越大越好其中正確的是 填入相應(yīng)的字母 2 若兩只彈簧測力計的讀數(shù)均為4n 且兩彈簧測力計拉力的方向相互垂直 則 選填 能 或 不能 用一個量程為5n的彈簧測力計測量出它們的合力 理由是 嘗試解答 1 abc 2 不能 量程太小 1 為便于確定拉力的方向 繩應(yīng)細且長一些 實驗時應(yīng)使橡皮條 彈簧測力計 細繩與木板平行 拉力不能太小 故a b c正確 拉力f1和f2的夾角越大 合力越小 作圖時相對誤差越大 故d錯 正確的選項為a b c 變式訓練 2014 江西師大附中 鷹潭一中聯(lián)考 驗證力的平行四邊形定則 實驗中 1 部分實驗步驟如下 請完成有關(guān)內(nèi)容 a 將一根橡皮筋的一端固