高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)3 驗(yàn)證力的平行四邊形定則課件.ppt

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,必考部分,第二章 相互作用,,實(shí)驗(yàn)三 驗(yàn)證力的平行四邊形定則,網(wǎng)控基礎(chǔ)點(diǎn) 讀讀有底氣,重視實(shí)驗(yàn)操作 提高實(shí)驗(yàn)技巧,一、實(shí)驗(yàn)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(diǎn)，橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套．,,(3)用兩只彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條與繩的結(jié)點(diǎn)伸長(zhǎng)到某一位置O，如圖所示，記錄兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1、F2，用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及此時(shí)兩細(xì)繩的方向． (4)只用一只彈簧測(cè)力計(jì)通過(guò)細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O，記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F′和細(xì)繩套的方向． (5)改變兩彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小和方向，再重做兩次實(shí)驗(yàn)．,二、數(shù)據(jù)處理 (1)用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩方向畫(huà)直線(xiàn)，按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測(cè)力計(jì)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(guò)O點(diǎn)畫(huà)平行四邊形的對(duì)角線(xiàn)，此對(duì)角線(xiàn)即為合力F的圖示． (2)用刻度尺從O點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作出實(shí)驗(yàn)步驟(4)中彈簧測(cè)力計(jì)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(yàn)證平行四邊形定則．,三、注意事項(xiàng) (1)使用彈簧測(cè)力計(jì)前，要先觀(guān)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．再將兩只彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉，如果兩個(gè)示數(shù)相同方可使用． (2)實(shí)驗(yàn)中的兩個(gè)細(xì)繩套不要太短． (3)在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長(zhǎng)時(shí)結(jié)點(diǎn)的位置一定要相同． (4)用兩只彈簧測(cè)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．,(5)在用力拉彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，拉力應(yīng)沿彈簧測(cè)力計(jì)的軸線(xiàn)方向．彈簧測(cè)力計(jì)中彈簧軸線(xiàn)、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(cè)力計(jì)卡殼，防止彈簧測(cè)力計(jì)或橡皮條與紙面有摩擦． (6)在同一實(shí)驗(yàn)中，畫(huà)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．,四、誤差分析 1．讀數(shù)誤差 彈簧測(cè)力計(jì)數(shù)據(jù)在允許的情況下，盡量大一些，讀數(shù)時(shí)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(diǎn)O的位置和兩只彈簧測(cè)力計(jì)的方向畫(huà)得不準(zhǔn)確，造成作圖誤差． (2)作圖比例不恰當(dāng)、對(duì)邊不平行等造成作圖誤差．,研細(xì)核心點(diǎn) 練透實(shí)驗(yàn)題,[調(diào)研1] 在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)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(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩套． (1)圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫(huà)出的力的圖示，下列說(shuō)法中正確的是( ),[考點(diǎn)一] 實(shí)驗(yàn)原理與操作,[試題調(diào)研],,A．圖乙中的F是力F1和F2合力的理論值，F(xiàn)′是力F1和F2合力的實(shí)驗(yàn)測(cè)量值 B．圖乙中的F′是力F1和F2合力的理論值，F(xiàn)是力F1和F2合力的實(shí)驗(yàn)測(cè)量值 C．在實(shí)驗(yàn)中，如果將細(xì)繩也換成橡皮條，那么對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有影響 D．在實(shí)驗(yàn)中，如果將細(xì)繩也換成橡皮條，那么對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響 (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)在做本實(shí)驗(yàn)時(shí)，以下操作中錯(cuò)誤的是( ) A．同一次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，O點(diǎn)位置允許變動(dòng) B．實(shí)驗(yàn)中，彈簧秤必須與木板平行，讀數(shù)時(shí)視線(xiàn)要正對(duì)彈簧秤刻度 C．實(shí)驗(yàn)中，先將其中一個(gè)彈簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需調(diào)節(jié)另一彈簧秤拉力的大小和方向，把橡皮條另一端拉到O點(diǎn) D．實(shí)驗(yàn)中，把橡皮條的另一端拉到O點(diǎn)時(shí)，兩彈簧秤之間夾角應(yīng)取90°，以便于算出合力的大小,[解析] (1)理論值是利用平行四邊形定則畫(huà)出的合力，實(shí)驗(yàn)值是利用一個(gè)彈簧秤時(shí)的拉力的值．在本實(shí)驗(yàn)中，細(xì)繩和橡皮條效果相同，不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響． (2)本實(shí)驗(yàn)采用的是等效替代的方法，利用一個(gè)力的作用效果替代兩個(gè)力的作用效果，從而建立合力和分力的關(guān)系． (3)在同一次實(shí)驗(yàn)中O點(diǎn)的位置是不允許動(dòng)的，否則會(huì)引起誤差．做本實(shí)驗(yàn)的時(shí)候兩個(gè)彈簧秤要平行于木板且同時(shí)拉動(dòng)，而且兩個(gè)彈簧秤之間的夾角沒(méi)有一定的要求． [答案] (1)BC (2)B (3)ACD,1．本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是理解實(shí)驗(yàn)原理．由于要保證兩次操作拉力的效果相同，所以在同一次實(shí)驗(yàn)中，結(jié)點(diǎn)O的位置不能改變． 2．由于要用力的圖示作圖，所以除了記錄結(jié)點(diǎn)O的位置之外，還需要記錄F1、F2的大小、方向以及F的大小和方向． 3．在坐標(biāo)紙上作圖時(shí)，需根據(jù)坐標(biāo)紙大小，合理的確定標(biāo)度，盡量減小由作圖及測(cè)量帶來(lái)的誤差．,名師歸納點(diǎn)題破疑,1－1.某同學(xué)在家中嘗試“驗(yàn)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(xì)繩、白紙、釘子，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個(gè)釘子A、B上，另一端與第三條橡皮筋連接，結(jié)點(diǎn)為O，將第三條橡皮筋的另一端通過(guò)細(xì)繩掛一重物，如圖所示．,[類(lèi)題練熟],,(1)為完成該實(shí)驗(yàn)，下述操作中必需的是________． a．測(cè)量細(xì)繩的長(zhǎng)度 b．測(cè)量橡皮筋的原長(zhǎng) c．測(cè)量懸掛重物后橡皮筋的長(zhǎng)度 d．記錄懸掛重物后結(jié)點(diǎn)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(yàn)證，可采用的方法是_____________________________________．,答案：(1)bcd (2)更換不同的小重物,解析：(1)運(yùn)用等效思想來(lái)驗(yàn)證平行四邊形定則，即要驗(yàn)證以?xún)闪猷忂呑髌叫兴倪呅?，其?duì)角線(xiàn)是否和合力相符．本小題中結(jié)點(diǎn)受三個(gè)力，其中兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大反向，故先測(cè)出各力的大小和方向，然后作出各力的圖示，以?xún)蛇厼猷忂呑髌叫兴倪呅危绻趯?shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)平行四邊形的對(duì)角線(xiàn)與第三個(gè)力等大反向，即可驗(yàn)證．為測(cè)量各力的大小，需要記錄橡皮筋原長(zhǎng)、懸掛重物后的長(zhǎng)度以及記錄懸掛重物后O點(diǎn)的位置．故應(yīng)選b、c、d. (2)可以通過(guò)改變小重物來(lái)改變各力的大小．,[調(diào)研2] (2015·常州模擬)李明同學(xué)在做“互成角度的兩個(gè)力的合成”實(shí)驗(yàn)時(shí)，利用坐標(biāo)紙記下了橡皮筋的結(jié)點(diǎn)位置O點(diǎn)以及兩只彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小，如圖所示．,[考點(diǎn)二] 數(shù)據(jù)處理與誤差分析,[試題調(diào)研],,(1)試在圖中作出無(wú)實(shí)驗(yàn)誤差情況下F1和F2的合力圖示，并用F表示此力． (2)有關(guān)此實(shí)驗(yàn)，下列敘述正確的是________． A．兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力可以同時(shí)比橡皮筋的拉力大 B．橡皮筋的拉力是合力，而彈簧測(cè)力計(jì)的拉力是分力 C．兩次拉橡皮筋時(shí)，需將橡皮筋結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O，這樣做的目的是保證兩次彈簧測(cè)力計(jì)拉力的效果相同 D.若只增大某一只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力大小而要保證橡皮筋結(jié)點(diǎn)位置不變，只需調(diào)整另一只彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小即可,(3)如圖所示是李明和張華兩位同學(xué)在做以上實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的結(jié)果，其中比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的是________．(力F′是用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)的圖示) (4)在以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的一位同學(xué)中，造成誤差的主要原因是(至少寫(xiě)出兩種情況)_______________________.,,[解析] (1)用平行四邊形定則作圖，即以F1、F2為兩鄰邊作平行四邊形，對(duì)角線(xiàn)OF就表示合力F，如答案圖(標(biāo)上箭頭表明方向)． (2)兩分力可以同時(shí)大于合力，故A正確；結(jié)點(diǎn)受三個(gè)力作用處于平衡狀態(tài)，其中兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力的合力與第三個(gè)力——橡皮筋的拉力等大反向，是一對(duì)平衡力，而橡皮筋的拉力不是合力，故B錯(cuò)；只有保證結(jié)點(diǎn)在同一位置才能說(shuō)明作用效果相同，故C正確；若兩個(gè)分力的大小變化而方向都不變，則合力必定變化，故D錯(cuò)． (3)作圖法得到的F必為平行四邊形的對(duì)角線(xiàn)，單個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F′一定與橡皮筋共線(xiàn)，故張華的實(shí)驗(yàn)比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)． (4)F2的大小比真實(shí)值偏小且方向比真實(shí)方向偏左；作圖時(shí)兩虛線(xiàn)分別與F1線(xiàn)和F2線(xiàn)不嚴(yán)格平行．(其他合理原因均正確),2－1.(2015·武漢模擬)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中 (1)部分實(shí)驗(yàn)步驟如下，請(qǐng)完成有關(guān)內(nèi)容： A．將一根橡皮筋的一端固定在貼有白紙的豎直平整木板上，另一端綁上兩根細(xì)線(xiàn)． B．在其中一根細(xì)線(xiàn)上掛上5個(gè)質(zhì)量相等的鉤碼，使橡皮筋拉伸，如圖甲所示，記錄：________、________、________. C．將步驟B中的鉤碼取下，分別在兩根細(xì)線(xiàn)上掛上4個(gè)和3個(gè)質(zhì)量相等的鉤碼，用兩光滑硬棒B、C使兩細(xì)線(xiàn)互成角度，如圖乙所示，小心調(diào)整B、C的位置，使____________，記錄___________．,[類(lèi)題練熟],,[調(diào)研3] 有同學(xué)利用如圖所示的裝置來(lái)驗(yàn)證力的平行四邊形定則：在豎直木板上鋪有白紙，固定兩個(gè)光滑的滑輪A和B，將繩子打一個(gè)結(jié)點(diǎn)O，每個(gè)鉤碼的重量相等，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，根據(jù)鉤碼個(gè)數(shù)讀出三根繩子的拉力TOA、TOB和TOC，回答下列問(wèn)題： (1)改變鉤碼個(gè)數(shù)，實(shí)驗(yàn)?zāi)芡瓿傻氖? ) A．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝N2＝2，N3＝4 B．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝N3＝3，N2＝4 C．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝N2＝N3＝4 D．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝3，N2＝4，N3＝5,[考點(diǎn)三] 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新,[試題調(diào)研],,(2)在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個(gè)步驟是( ) A．標(biāo)記結(jié)點(diǎn)O的位置，并記錄OA、OB、OC三段繩子的方向 B．量出OA、OB、OC三段繩子的長(zhǎng)度 C．用量角器量出三段繩子之間的夾角 D．用天平測(cè)出鉤碼的質(zhì)量 (3)在作圖時(shí)，你認(rèn)為圖中________(填“甲”或“乙”)是正確的．,,本實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新一般圍繞實(shí)驗(yàn)原理展開(kāi)． (1)器材創(chuàng)新：本題中沒(méi)有使用彈簧秤，也沒(méi)有使用橡皮條，而是用三根細(xì)繩及鉤碼完成實(shí)驗(yàn)． (2)原理創(chuàng)新：本實(shí)驗(yàn)是應(yīng)用三力平衡來(lái)驗(yàn)證平行四邊形定則，即任意兩個(gè)力的合力和第三個(gè)力等大反向．所以需記錄三個(gè)力的大小和方向以及O點(diǎn)的位置即可驗(yàn)證平行四邊形定則． (3)本實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，容易記錄數(shù)據(jù)，缺點(diǎn)是比較結(jié)果時(shí)不直觀(guān)，以及滑輪和繩子間的摩擦帶來(lái)誤差．,名師歸納點(diǎn)題破疑,3－1.(2015·合肥質(zhì)檢)某同學(xué)嘗試用橡皮筋等器材驗(yàn)證力的平行四邊形定則，他找到兩條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、鉛筆、細(xì)繩、白紙、釘子，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：將兩條橡皮筋的一端與細(xì)繩連接，細(xì)繩下掛一重物，兩橡皮筋的另一端也都連有細(xì)繩．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將兩條橡皮筋的一端的細(xì)繩固定在墻上的釘子A上，其中一條橡皮筋任其下垂，如圖甲所示，將另一條橡皮筋的另一端的細(xì)繩也固定在墻上的釘子B上，如圖乙所示．,[類(lèi)題練熟],,(1)為完成實(shí)驗(yàn)，下述操作中必需的是________． a．兩橡皮筋的另一端連接的細(xì)繩a、b長(zhǎng)度要相同 b．要測(cè)量橡皮筋的原長(zhǎng) c．要測(cè)量圖甲和圖乙中橡皮筋的長(zhǎng)度 d．要記錄圖甲中結(jié)點(diǎn)O的位置及過(guò)結(jié)點(diǎn)O的豎直方向 e．要記錄圖乙中結(jié)點(diǎn)O′的位置及過(guò)結(jié)點(diǎn)O′的豎直方向 (2)對(duì)該實(shí)驗(yàn)“兩條相同的橡皮筋”的要求的理解正確的是________． a．橡皮筋的材料和原長(zhǎng)相同即可 b．橡皮筋的材料和粗細(xì)相同即可 c．橡皮筋的材料、原長(zhǎng)和粗細(xì)均要相同,解析：(1)首先應(yīng)明確該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理，即用橡皮筋的伸長(zhǎng)量來(lái)表示彈力的大小，所以實(shí)驗(yàn)中一定要測(cè)橡皮筋的長(zhǎng)度，而沒(méi)必要關(guān)心細(xì)繩a、b的長(zhǎng)度，b和c是需要的，為了確保力的合成的等效性，懸掛重物后結(jié)點(diǎn)O的位置必須相同，且是圖乙中的，而不能是圖甲中的，e是必需的．(2)為了能用橡皮筋的伸長(zhǎng)量表示彈力大小，滿(mǎn)足F＝kx，應(yīng)讓k值相同，即橡皮筋的材料、粗細(xì)、原長(zhǎng)均要相同，c正確．,