高一物理必修1課件：第三章 實驗二《驗證力的平行四邊形定則》ppt

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,歡迎進入物理課堂,,,理解教材新知,把握熱點考向,應用創(chuàng)新演練,,,,,,考向一,,考向二,,,,考向三,第三章相互作用,實驗二驗證力的平行四邊形定則,一、實驗目的(1)練習用作圖法求兩個力的合力。(2)驗證互成角度的兩個力合成的平行四邊形定則。二、實驗原理(1)若用一個力F′或兩個力F1和F2共同作用都能把橡皮條沿某一方向拉至相同長度，即力F′與F1、F2的共同作用效果相同，那么F′為F1、F2的合力。,(2)用彈簧測力計分別測出F′和F1、F2的大小，并記下它們的方向，作出F′和F1、F2的圖示，以F1、F2的圖示為鄰邊作平行四邊形，其對角線即為用平行四邊形定則求得的F1、F2的合力F。(3)比較F′與F，若它們的長度和方向在誤差允許的范圍內(nèi)相等，則可以證明平行四邊形定則的正確性。,三、實驗器材方木板、白紙、彈簧測力計(兩只)、橡皮條、細繩套、三角板、刻度尺、圖釘(若干)。四、實驗步驟(1)用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上。,(2)用圖釘把橡皮條的一端固定在A點，橡皮條的另一端拴上兩個細繩套。(3)用兩只彈簧測力計分別鉤住細繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長到某一位置O，如圖實－2－1所示，記錄兩彈簧測力計的讀數(shù)，用鉛筆描下O點的位置及此時兩細繩套的方向。,圖實－2－1,(4)用鉛筆和刻度尺從結(jié)點O沿兩細繩套方向畫直線，按選定的標度作出這兩只彈簧測力計的讀數(shù)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。,(5)只用一只彈簧測力計通過細繩套把橡皮條的結(jié)點拉到同樣的位置O，記下彈簧測力計的讀數(shù)和細繩的方向，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。(6)比較力F′與平行四邊形定則求出的合力F在大小和方向上是否相同。(7)改變兩個力F1與F2的大小和夾角，再重復實驗兩次。,五、誤差分析1．誤差來源除彈簧測力計本身的誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差等。2．減小誤差的辦法(1)實驗過程中讀數(shù)時眼睛一定要正視彈簧測力計的刻度，要按有效數(shù)字和彈簧測力計的精度正確讀數(shù)和記錄。(2)作圖時用刻度尺借助于三角板，使表示兩力的對邊一定要平行。,(3)因兩個分力F1、F2間的夾角θ越大，用平行四邊形定則作出的合力F的誤差ΔF就越大，所以，實驗中不要把θ取得太大，但也不宜太小，以60～120之間為宜。六、注意事項(1)不要直接以橡皮條端點為結(jié)點，可拴一短細繩連兩細繩套，以三繩交點為結(jié)點，應使結(jié)點小些，以便準確地記錄結(jié)點O的位置。,(2)在同一次實驗中，使橡皮條拉長時結(jié)點O的位置一定要相同。(保證作用效果相同)(3)不要用老化的橡皮條，檢查方法是用一個彈簧測力計拉橡皮條，要反復做幾次，使橡皮條拉到相同的長度看彈簧測力計讀數(shù)有無變化。(4)細繩套應適當長一些，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點連直線確定力的方向。,(5)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。(6)用兩個彈簧測力計勾住細繩套互成角度地拉橡皮條時，其夾角不宜太小，也不宜太大，以60到120之間為宜。,[例1]某同學在家中嘗試驗證平行四邊形定則，他找到三條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、鉛筆、細繩、白紙、釘子，設計了如下實驗：將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個釘子A、B上，另一端與第三條橡皮筋連接，結(jié)點為O，將第三條橡皮筋的另一端通過細繩掛一重物，如圖實－2－2所示,圖實－2－2,(1)為完成實驗，下述操作中不需要的是________。A．測量細繩的長度B．測量橡皮筋的原長C．測量懸掛重物后橡皮筋的長度D．記錄懸掛重物后結(jié)點O的位置(2)釘子位置固定，欲利用現(xiàn)有器材，改變條件再次驗證，可采用的方法是_________________________________。,[解析](1)必需測量橡皮筋的原長和懸掛重物后橡皮筋的長度，這樣才能確定橡皮筋的伸長量，但是不需要測細繩的長度。確定各力的大小，還需記錄懸掛重物后結(jié)點O的位置，同時記下三條橡皮筋所在的方向，以便確定各拉力的方向，根據(jù)平行四邊形定則做出合力的圖示。因此，(1)中不需要的是A。(2)改變條件再次驗證可采用更換不同的小重物的方法。[答案](1)A(2)更換不同的小重物,[例2]將橡皮筋的一端固定在A點，另一端拴上兩根細繩，每根細繩分別連著一個量程為5N、最小刻度為0.1N的彈簧測力計，每個沿著不同的方向拉彈簧測力計。當橡皮筋的活動端拉到O點時，兩根細繩相互垂直，如圖實－2－3所示。這時彈簧測力計讀數(shù)可從圖中讀出。,圖實－2－3,(1)由圖可讀得兩個相互垂直的拉力的大小分別為________N和________N。(2)在圖實－2－4中的方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個力及它們的合力。,圖實－2－4,[解析]兩彈簧測力計的讀數(shù)分別為4.00N和2.50N，作出合力如下圖所示。,[答案](1)4.002.50(2)見解析圖,[例3]在課外活動小組進行研究性學習的過程中，某研究小組設計了一個實驗來驗證力的平行四邊形定則，其設計方案為：用三根相同的橡皮條、四個圖釘、一把直尺和一支鉛筆、三張白紙、平木板來驗證力的平行四邊形定則。其步驟如下：①將拴有橡皮條的圖釘A、B適當張開釘在木板上，拉第三根橡皮條，使三根橡皮條互成角度拉伸，待結(jié)點處的圖釘O靜止時，釘下C圖釘，并記錄圖釘O的位置和圖釘A、B、C的位置。,②將x1、x2、x3按一定比例圖示表示出來，以x1、x2為鄰邊作平行四邊形，求出其對角線OC′，比較OC′與OC的長度(即x3的長度)及方向，若相等，且在一條直線上，則達到目的，若OC′與OC有一微小夾角θ，則有誤差(如圖實－2－5所示)：,圖實－2－5,③測出此時這三根橡皮條的長度L1、L2、L3，分別算出它們的伸長量x1＝L1－L0，x2＝L2－L0，x3＝L3－L0。④將三根橡皮條的一端都拴在一個圖釘O上，將這三根橡皮條的另一端分別拴上圖釘A、B、C，注意此時四個圖釘均未固定在板上。⑤用刻度尺測出橡皮條的自由長度L0，注意從圖釘腳之間測起。(1)請你確定該研究小組的實驗步驟的順序是__________。(2)對于本實驗下列論述中錯誤的是________。,A．實驗中用到了圖釘O受到三個共面共點力而靜止，任意兩個力的合力與第三個力大小相等、方向相反的原理，使合力和分力在一次實驗中全部出現(xiàn)，從而簡化了實驗的過程B．實驗中用到了胡克定律，簡化了力的測量，可以不用彈簧測力計就完成實驗C．由于實驗中總有OC′與OC的微小夾角θ，故實驗有誤差，該方法不可取D．三根橡皮條不能做到粗細、長短完全相同，是該實驗的主要誤差來源之一,[解析](1)該實驗的過程中應該首先將三根橡皮條拴在圖釘上，這樣便于測橡皮條的原長，之后就要固定兩個圖釘拉第三根橡皮條到適當?shù)奈恢眠M行實驗，把第三個圖釘也固定好后就可測每根橡皮條的長度并計算出伸長量，最后按照胡克定律轉(zhuǎn)換成力，作出力的圖示進行實驗研究，所以正確的實驗步驟是④⑤①③②。,(2)該實驗的關鍵是應用三個共點力平衡的推論進行實驗原理的改進，應用胡克定律將測量力的大小轉(zhuǎn)換為測橡皮條的長度，所以選項A、B都正確；任何實驗都有誤差，誤差是不可避免的，不能因為有誤差就把實驗完全否定，故選項C錯誤；實驗的誤差有系統(tǒng)誤差和偶然誤差，都是不可避免的，該實驗也是一樣的，從系統(tǒng)誤差來看，影響該實驗的主要因素不是原理，而是器材，特別是橡皮條的長短和粗細，所以說三根橡皮條不能做到粗細、長短完全相同，是該實驗的主要誤差來源之一，故選項D也是對的。[答案](1)④⑤①③②(2)C,點擊下圖片進入“應用創(chuàng)新演練”,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,