實(shí)驗(yàn)三 驗(yàn)證力的平行四邊形定則.ppt

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實(shí)驗(yàn)三驗(yàn)證力的平行四邊形定則,【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?．驗(yàn)證互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力合成時(shí)的平行四邊形定則．2．培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和得出結(jié)論的能力．【實(shí)驗(yàn)原理】一個(gè)力F′的作用效果和兩個(gè)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(diǎn)，所以力F′就是這兩個(gè)力F1和F2的合力，作出力F′的圖示．再根據(jù)平行四,,抓綱扣本落實(shí)基礎(chǔ),邊形定則作出力F1和F2的合力F的圖示，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，則說明互成角度的兩個(gè)力合成時(shí)遵循平行四邊形定則．【實(shí)驗(yàn)器材】方木板一塊、白紙、彈簧測力計(jì)(兩只)、橡皮條、細(xì)繩套(兩個(gè))、三角板、刻度尺、圖釘(幾個(gè))、細(xì)芯鉛筆．【實(shí)驗(yàn)過程】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(diǎn)，在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系上細(xì)繩套．,3．用兩個(gè)彈簧測力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，將結(jié)點(diǎn)拉到某一位置O，如圖實(shí)Ⅲ－1所示．,4．用鉛筆描下O點(diǎn)的位置和兩條細(xì)繩的方向，讀出并記錄兩個(gè)彈簧測力計(jì)的示數(shù)．5．用鉛筆和刻度尺在白紙上從O點(diǎn)沿兩條細(xì)繩的方向畫直線，按一定的標(biāo)度作出兩個(gè)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(diǎn)的平行四邊形的對角線即為合力F.6．只用一個(gè)彈簧測力計(jì)，通過細(xì)繩把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O，讀出并記錄彈簧測力計(jì)的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度用刻度尺從O點(diǎn)作出這個(gè)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)．【誤差分析】1．彈簧測力計(jì)本身的誤差．2．讀數(shù)誤差和作圖誤差．3．兩個(gè)分力F1、F2間夾角θ越大，用平行四邊形作圖得出的合力F的誤差ΔF也越大，所以實(shí)驗(yàn)中不要把θ取得太大．,【注意事項(xiàng)】1．同一實(shí)驗(yàn)中的兩只彈簧測力計(jì)的選取方法是：將兩只彈簧測力計(jì)調(diào)零后互鉤對拉，若兩只彈簧測力計(jì)在對拉過程中，讀數(shù)相同，則可選；若讀數(shù)不同，應(yīng)另換，直至相同為止．2．在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長時(shí)，結(jié)點(diǎn)O的位置一定要相同．3．用兩只彈簧測力計(jì)鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時(shí)，夾角不宜太大也不宜太小，在60～100之間為宜．,4．讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意使彈簧測力計(jì)與木板平行，并使細(xì)繩套與彈簧測力計(jì)的軸線在同一條直線上，避免彈簧測力計(jì)的外殼與彈簧測力計(jì)的限位卡之間有摩擦．5．細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些，便于確定力的方向．不要直接沿細(xì)繩套的方向畫直線，應(yīng)在細(xì)繩套末端用鉛筆畫一個(gè)點(diǎn)，去掉細(xì)繩套后，再將所標(biāo)點(diǎn)與O點(diǎn)連接，即可確定力的方向．6．在同一次實(shí)驗(yàn)中，畫力的圖示所選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選取標(biāo)度，使所作力的圖示稍大一些．,［例1］在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中，其中的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟分別是：A．在水平放置的方木板上固定一張白紙，用圖釘把橡皮條的一端固定在方木板上，另一端拴上兩條細(xì)繩，通過細(xì)繩同時(shí)用兩個(gè)彈簧測力計(jì)(彈簧測力計(jì)與方木板平面平行)互成角度拉橡皮條，使它與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O點(diǎn)，在白紙上用鉛筆記下O點(diǎn)的位置和讀出兩個(gè)彈簧測力計(jì)的示數(shù)F1和F2.,,剖題探法突破考點(diǎn),考點(diǎn)一,實(shí)驗(yàn)的基本操作,B．只用一個(gè)彈簧測力計(jì)，通過細(xì)繩拉橡皮條，使它的伸長量與兩個(gè)彈簧測力計(jì)拉時(shí)相同，讀出此時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)F′和記下細(xì)繩的方向．(1)請指出以上兩個(gè)步驟中的錯(cuò)誤或疏漏：A中是________________________________________；B中是________________________________________．(2)在某次實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)彈簧測力計(jì)的拉力F1、F2已在圖實(shí)Ⅲ－2中畫出，圖中的方格每邊長度表示2N，O點(diǎn)是橡皮條的結(jié)點(diǎn)，請用兩個(gè)直角三角板嚴(yán)格作出合力F的圖示，并求出合力的大小為________N.,[解析](1)當(dāng)用兩個(gè)彈簧測力計(jì)互成角度地拉橡皮條，使它與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O點(diǎn)時(shí)，應(yīng)在白紙上用鉛筆記下O點(diǎn)的位置，讀出兩個(gè)彈簧測力計(jì)的示數(shù)F1和F2及此時(shí)兩細(xì)繩套的方向．當(dāng)只用一只彈簧測力計(jì)拉時(shí)，應(yīng)使結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O，并記下彈簧測力計(jì)的讀數(shù)和細(xì)繩的方向．(2)如圖所示：,[答案](1)未記下兩條細(xì)繩的方向應(yīng)將橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)拉至原來的位置O點(diǎn)(2)如解析圖示14.2[特別提醒]對于驗(yàn)證力的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)，要在熟悉實(shí)驗(yàn)原理、掌握實(shí)驗(yàn)過程的基礎(chǔ)上，理解并記憶相關(guān)的注意事項(xiàng)，否則就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤．用作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，重在規(guī)范作圖．,［例2］(2012浙江理綜)在“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)中，現(xiàn)有木板、白紙、圖釘、橡皮筋、細(xì)繩套和一把彈簧測力計(jì)．(1)為完成實(shí)驗(yàn)，某同學(xué)另找來一根彈簧，先測量其勁度系數(shù)，得到的實(shí)驗(yàn)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；,考點(diǎn)二,實(shí)驗(yàn)原理的進(jìn)一步理解及數(shù)據(jù)處理,(2)某次實(shí)驗(yàn)中，彈簧測力計(jì)的指針位置如圖實(shí)Ⅲ－4所示，其讀數(shù)為__________N；同時(shí)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(gè)共點(diǎn)力的合力F合；(3)由圖得到F合＝________N.,[解析](1)描點(diǎn)用平滑曲線作圖如圖所示．,[答案](1)53(2)2.10作圖見解析(3)3.3[解題感悟]本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理來源于課本，只是改變了部分實(shí)驗(yàn)器材，只要能認(rèn)真研讀本題中的實(shí)驗(yàn)步驟和處理本實(shí)驗(yàn)的基本方法，不難解答本題．,1．(2013廣州模擬)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)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(xì)繩，細(xì)繩的另一端都有繩套(如圖實(shí)Ⅲ－5所示)．實(shí)驗(yàn)中需用兩個(gè)彈簧測力計(jì)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(diǎn)到達(dá)某一位置O.,,達(dá)標(biāo)訓(xùn)練技能過關(guān),(1)某同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)認(rèn)為：A．拉橡皮條的繩細(xì)一些且長一些，實(shí)驗(yàn)效果較好B．拉橡皮條時(shí)，彈簧測力計(jì)、橡皮條、細(xì)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(diǎn)到達(dá)某一位置O時(shí)，拉力要適當(dāng)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)若兩個(gè)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)均為4N，且兩彈簧測力計(jì)拉力的方向相互垂直，則________(選填“能”或“不能”)用一個(gè)量程為5N的彈簧測力計(jì)測量出它們的合力，理由是_________________________________________________．,解析(1)為便于確定拉力的方向，繩應(yīng)細(xì)且長一些，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)使橡皮條、彈簧測力計(jì)、細(xì)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(shí)相對誤差越大，故D錯(cuò)．正確的選項(xiàng)為A、B、C.(2)若兩個(gè)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)均為4N，且兩彈簧測力計(jì)拉力的方向相互垂直，則其合力大小為4N＞5N，故不能用一個(gè)量程為5N的彈簧測力計(jì)測量出它們的合力．答案(1)A、B、C(2)不能(3)量程太小,2．某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)情況如圖實(shí)Ⅲ－6甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩．圖實(shí)Ⅲ－6乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖．,(1)如果沒有操作失誤，圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AO方向的是________．(2)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是________．A．理想實(shí)驗(yàn)法B．等效替代法C．控制變量法D．建立物理模型法(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，主要的步驟是：A．在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上；B．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn)，在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系著繩套；,C．用兩個(gè)彈簧測力計(jì)分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O.記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個(gè)彈簧測力計(jì)的示數(shù)；D．按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計(jì)的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F；E．只用一只彈簧測力計(jì)，通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個(gè)力F′的圖示；F．比較F′和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結(jié)論．上述步驟中：①有重要遺漏的步驟的序號(hào)是________和________；,②遺漏的內(nèi)容分別是________和________．解析(1)用一個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮條至O點(diǎn)的拉力一定沿AO方向；而根據(jù)平行四邊形定則作出的合力，由于誤差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿AO方向的是F′.(2)一個(gè)力的作用效果與兩個(gè)力的作用效果相同，它們的作用效果可以等效替代，故B正確．(3)①根據(jù)“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)程可知，有重要遺漏的步驟的序號(hào)是C、E.②在C中未記下兩條細(xì)繩的方向，E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O.答案(1)F′(2)B(3)①CE②C中應(yīng)加上“記下兩條細(xì)繩的方向”E中應(yīng)說明“把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O”,3．(2013九江統(tǒng)考)將橡皮筋的一端固定在A點(diǎn)，另一端拴上兩根細(xì)繩，每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程為5N、最小刻度為0.1N的彈簧測力計(jì)．沿著兩個(gè)不同的方向拉彈簧測力計(jì)．當(dāng)橡皮筋的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí)兩根細(xì)繩相互垂直，如圖實(shí)Ⅲ－7所示．這時(shí)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出．,(1)由圖實(shí)Ⅲ－7可讀得兩個(gè)相互垂直的拉力的大小分別為________N和________N.(2)在方格紙(圖實(shí)Ⅲ－8)上按作圖法的要求畫出這兩個(gè)力及它們的合力．,解析(1)彈簧測力計(jì)的最小刻度為0.1N，讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀一位，所以讀數(shù)分別為2.50N和4.00N.(2)取一個(gè)小方格的邊長表示0.50N，作出兩個(gè)力及它們的合力如圖所示．答案(1)2.504.00(2)見解析圖,4．(2011江蘇單科)某同學(xué)用如圖實(shí)Ⅲ－9所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”．彈簧測力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P，下端用細(xì)線掛一重物M.彈簧測力計(jì)B的一端用細(xì)線系于O點(diǎn)，手持另一端向左拉，使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置．分別讀出彈簧測力計(jì)A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點(diǎn)的位置和拉線的方向．,(1)本實(shí)驗(yàn)用的彈簧測力計(jì)示數(shù)的單位為N，圖中A的示數(shù)為________N.(2)下列不必要的實(shí)驗(yàn)要求是________．(請?zhí)顚戇x項(xiàng)前對應(yīng)的字母)A．應(yīng)測量重物M所受的重力B．彈簧測力計(jì)應(yīng)在使用前校零C．拉線方向應(yīng)與木板平面平行D．改變拉力，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置(3)某次實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測力計(jì)A的指針稍稍超出量程，請您提出兩個(gè)解決辦法．,解析(1)由圖知彈簧測力計(jì)的分度值為0.2N，按“二分之一”估讀法可知小數(shù)點(diǎn)后保留一位，故讀得結(jié)果為3.6N.(2)本實(shí)驗(yàn)中是利用平衡條件確定兩拉力的合力——與重物M所受重力等值反向，故A是必要的，因彈簧測力計(jì)的零點(diǎn)誤差影響到各拉力的測量值，且不能保證各拉力的真實(shí)值之比與測量值之比相等，故B也是必要的．因只有拉線方向與木板平行時(shí)才能保證各力在豎直板上記錄的方向與真實(shí)方向相同，故C亦是必要的．由于本實(shí)驗(yàn)中只需測出兩拉力的大小和方向以及重物的重力即可驗(yàn)證平行四邊形定則，而測力計(jì)A的拉力不同時(shí)O點(diǎn)的位置就不同，故不可能也沒必要使O點(diǎn)靜止在同一位置，答案為D.(3)見答案．,答案(1)3.6(2)D(3)①改變彈簧測力計(jì)B拉力的大?、跍p小重物M的質(zhì)量(或?qū)更換成較大量程的彈簧測力計(jì)、改變彈簧測力計(jì)B拉力的方向等),