2018版試驗3驗證力的平行四邊形定則

實驗三驗證力的平行四邊形定則實驗研究|高考儲備

實驗解讀?實驗原理及過程?實驗注意事項.使用彈簧測力計前，要先觀察指針是否指在零刻度處，若指針不在零刻度處，要設(shè)法調(diào)整指針，使之指在零刻度處。再將兩個彈簧測力計的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉，如果兩個示數(shù)相同方可使用。.實驗中的兩個細(xì)繩套不要太短。.在同一次實驗中，使橡皮條拉長時結(jié)點的位置一定要相同。.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。.在用力拉彈簧測力計時，拉力應(yīng)沿彈簧測力計的軸線方向。彈簧測力計中彈簧軸線、橡皮條、細(xì)繩套應(yīng)該位于與紙面平行的同一平面內(nèi)。要防止彈簧測力計卡殼，防止彈簧測力計或橡皮條與紙面有摩擦。.在同一實驗中，畫力的圖示選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選定標(biāo)度，使力的圖示稍大一些。1/8高考方向考點一實驗原理與操作［例1］如圖實-3-1所示的實驗裝置可以用來驗證力的平行四邊形定則，帶有滑輪的方木板豎直放置，為了便于調(diào)節(jié)繩子拉力的方向，滑輪可以安放在木板上的多個位置。圖實-3-1(1)請把下面的實驗步驟補(bǔ)寫完整：①三段繩子各自懸掛一定數(shù)目的等質(zhì)量鉤碼，調(diào)整滑輪在木板上的位置，使得系統(tǒng)靜止不動。②把一張畫有等間距同心圓的厚紙緊貼木板放置在繩子與木板之間，使得圓心位于繩子結(jié)點0處。為的是方便作出力的圖示。有等間距同心圓作為畫圖助手，你認(rèn)為本實驗有必要測量鉤碼重力嗎？答(填“有”或“沒有”，不必說明理由)。③記錄以及。④三段繩子上的拉力FA、FB、FC可用鉤碼數(shù)量來表示，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)作出力的圖示FA、fb、FC。⑤以fa、fb為鄰邊，畫出平行四邊形，如果 與近似相等，則在實驗誤差允許范圍內(nèi)驗證了力的平行四邊形定則。(2)在圖中三段繩子上分別懸掛了4、3、5個鉤碼而靜止不動，圖中0A、0B兩段繩子與豎直方向的夾角分別為a、B，如果本實驗是成功的，那么黑應(yīng)接siup近于?！窘馕觥?1)②步驟中可以用一個同心圓對應(yīng)一個鉤碼，這樣就不必知道重力實際大小。③步驟中需要記錄鉤碼的個數(shù)，細(xì)線的方向，從而記錄下三個力Fa、Fb、FC的大小和方向。⑤步驟中以Fa、Fb為鄰邊，畫出平行四邊形，該平2/8

行四邊形的對角線表示Fa.Fb的合力，如果Fa.Fb的合力與FC近似相等，則在實驗誤差允許范圍內(nèi)表示理論與實際相符合，就算驗證了力的平行四邊形定則。⑵根據(jù)勾股定理，兩段繩子的夾角應(yīng)該接近于90°，F(xiàn)a、Fb的水平方向上的分力相等,4mgsina分力相等,4mgsina=3mgsin§,得出sina

sin§34?！敬鸢浮?i)②沒有 ③三段繩子懸掛鉤碼的個數(shù) 三條繩子的方向 ⑤平行四邊形的對角線Fc(2)4考點二實驗數(shù)據(jù)處理與誤差探究[例2](2014.江蘇高考)小明通過實驗驗證力的平行四邊形定則。圖實-3-2圖實-3-2(1)實驗記錄紙如圖實-3-2所示，0點為橡皮筋被拉伸后伸長到的位置，兩彈簧測力計共同作用時，拉力f1和F2的方向分別過P3口P2點；一個彈簧測力計拉橡皮筋時，拉力F3的方向過P3點。三個力的大小分別為：F]=3.30N、F2=3.85N和F3=4.25N。請根據(jù)圖中給出的標(biāo)度作圖求出F1和F2的合力。(2)仔細(xì)分析實驗，小明懷疑實驗中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化，影響實驗結(jié)果。他用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不相同，于是進(jìn)一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響。甲3/8甲3/8乙圖實-3-3實驗裝置如圖實-3-3甲所示，將一張白紙固定在豎直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于0點，下端N掛一重物。用與白紙平行的水平力緩慢地移動N，在白紙上記錄下N的軌跡。重復(fù)上述過程，再次記錄下N的軌跡。兩次實驗記錄的軌跡如圖乙所示。過0點作一條直線與軌跡交于a、b兩點，則實驗中橡皮筋分別被拉伸到a和b時所受拉力Fa、Fb的大小關(guān)系為。(3)根據(jù)⑵中的實驗，可以得出的實驗結(jié)果有哪些？ (填寫選項前的字母)。A.橡皮筋的長度與受到的拉力成正比B.兩次受到的拉力相同時，橡皮筋第2次的長度較長C.兩次被拉伸到相同長度時，橡皮筋第2次受到的拉力較大D.兩次受到的拉力相同時，拉力越大，橡皮筋兩次的長度之差越大(4)根據(jù)小明的上述實驗探究，請對驗證力的平行四邊形定則實驗提出兩點注意事項。【解析】根據(jù)力的合成法則及平衡條件解題。(1)作出的圖示如圖所示。INFi=330N;u\F合=4.70N/昨3.85N(2)重物受力情況如圖所示，由于重力不變，兩次實驗時，橡皮筋拉力T的方向相同，故水平拉力F大小相等，即Fa=Fb。4/8

(3)根據(jù)題圖可知，選項B、D正確，選項A、C錯誤。(4)橡皮筋拉伸不宜過長，選用新橡皮筋等可減小誤差?！敬鸢浮?1)如圖所示(/合=4.6?4.9N都算對)Fa=Fb(3)BD(4)橡皮筋拉伸不宜過長；選用新橡皮筋。(或：拉力不宜過大；選用彈性好的橡皮筋；換用彈性好的彈簧)。［規(guī)律總結(jié)］ 該題探究了橡皮筋的彈性變化(1)思路：在保持彈力相同的情況下，觀察橡皮筋兩次拉伸點是否相同。(2)設(shè)計與操作：使橡皮筋偏離豎直方向夾角相同，保持了水平拉力相同，F(xiàn)a=Fb。由三力平衡原理，得F =G-tan6。F=一二+F一二，只要6相同，G不水平變，必然有F水平不變，F(xiàn)a=Fb。~~考點三實驗拓展與創(chuàng)新視角1實驗設(shè)計創(chuàng)新(1)探究橡皮筋彈性變化。(2)一個彈簧測力計和一個橡皮套代替兩個彈簧測力計和兩根橡皮筋。視角2實驗器材改進(jìn)替代(1)彈簧秤一一4橡皮筋。替代⑵鉤碼一一＞彈簧秤。［例3］(2015?山東高考)某同學(xué)通過下述實驗驗證力的平行四邊形定則。5/85/8圖實-3-4實驗步驟：①將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上，使其軸線沿豎直方向。②如圖實-3-4甲所示，將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上，另一端用圓珠筆尖豎直向下拉，直到彈簧秤示數(shù)為某一設(shè)定值時，將橡皮筋兩端的位置標(biāo)記為O1、O2,記錄彈簧秤的示數(shù)F，測量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長度l)。每次將彈簧秤示數(shù)改變0.50N，測出所對應(yīng)的l，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示：F(N)00.501.001.502.002.501(cm)1010.9712.0213.0013.9815.05③找出②中F=2.50N時橡皮筋兩端的位置，重新標(biāo)記為O、O',橡皮筋的拉力計為FOO,。④在秤鉤上涂抹少許潤滑油，將橡皮筋搭在秤鉤上，如圖乙所示。用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時拉橡皮筋的兩端，使秤鉤的下端達(dá)到O點，將兩筆尖的位置標(biāo)記為A、B，橡皮筋OA段的拉力記為FOA，OB段的拉力記為FOB。完成下列作圖和填空：(1)利用表中數(shù)據(jù)在圖實-3-5甲的坐標(biāo)紙上畫出F-1圖線，根據(jù)圖線求得10= cm。⑵測得OA=6.00cm,OB=7.60cm,則F0A的大小為N。⑶根據(jù)給出的標(biāo)度，在圖實-3-5乙上作出FOA和FOB的合力F'的圖示。(4)(4)通過比較F'與6/8

乙圖實-3-5【解析】（1）在坐標(biāo)系中描點，用平滑的曲線（直線）將各點連接起來，不在直線上的點均勻分布在直線的兩側(cè)。如圖所示，由圖線可知與橫軸的交點10=10.0cm。⑵橡皮筋的長度1=OA+OB=13.60cm,由上圖可得F=1.80N，所以F~OA=Fob=F=1.80N。（3）利用給出的標(biāo)度作出FOA和FOB的圖示，然后以F0A和FOB為鄰邊的平行四邊形，對角線即為合力F',如圖所示。（4）FOO的作用效果和FOA、FOB兩個力的作用效果相同，F(xiàn)是Foa、FOB兩個力的合力，所以只要比較F‘和FOO,的大小和方向，即可得出實驗結(jié)論?！敬鸢浮浚?）見解析10.0（9.8、9.9、10.1均正確）7/8(2)1.80(1.70