高一物理必修1課件：第三章 實(shí)驗(yàn)二《驗(yàn)證力的平行四邊形定則》ppt

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,歡迎進(jìn)入物理課堂,,,理解教材新知,把握熱點(diǎn)考向,應(yīng)用創(chuàng)新演練,,,,,,考向一,,考向二,,,,考向三,第三章相互作用,實(shí)驗(yàn)二驗(yàn)證力的平行四邊形定則,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)練習(xí)用作圖法求兩個(gè)力的合力。(2)驗(yàn)證互成角度的兩個(gè)力合成的平行四邊形定則。二、實(shí)驗(yàn)原理(1)若用一個(gè)力F′或兩個(gè)力F1和F2共同作用都能把橡皮條沿某一方向拉至相同長(zhǎng)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(cè)力計(jì)分別測(cè)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(duì)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(zhǎng)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(shí)驗(yàn)器材方木板、白紙、彈簧測(cè)力計(jì)(兩只)、橡皮條、細(xì)繩套、三角板、刻度尺、圖釘(若干)。四、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，使橡皮條伸長(zhǎng)到某一位置O，如圖實(shí)－2－1所示，記錄兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)，用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及此時(shí)兩細(xì)繩套的方向。,圖實(shí)－2－1,(4)用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩細(xì)繩套方向畫直線，按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測(cè)力計(jì)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(diǎn)畫平行四邊形的對(duì)角線，此對(duì)角線即為合力F的圖示。,(5)只用一只彈簧測(cè)力計(jì)通過細(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)和細(xì)繩的方向，用刻度尺從O點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作出這只彈簧測(cè)力計(jì)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(gè)力F1與F2的大小和夾角，再重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。,五、誤差分析1．誤差來源除彈簧測(cè)力計(jì)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(shí)驗(yàn)過程中讀數(shù)時(shí)眼睛一定要正視彈簧測(cè)力計(jì)的刻度，要按有效數(shù)字和彈簧測(cè)力計(jì)的精度正確讀數(shù)和記錄。(2)作圖時(shí)用刻度尺借助于三角板，使表示兩力的對(duì)邊一定要平行。,(3)因兩個(gè)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(shí)驗(yàn)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(xiàng)(1)不要直接以橡皮條端點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，可拴一短細(xì)繩連兩細(xì)繩套，以三繩交點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，應(yīng)使結(jié)點(diǎn)小些，以便準(zhǔn)確地記錄結(jié)點(diǎn)O的位置。,(2)在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長(zhǎng)時(shí)結(jié)點(diǎn)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(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條，要反復(fù)做幾次，使橡皮條拉到相同的長(zhǎng)度看彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)有無變化。(4)細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)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)連直線確定力的方向。,(5)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。(6)用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)勾住細(xì)繩套互成角度地拉橡皮條時(shí)，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(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細(xì)繩掛一重物，如圖實(shí)－2－2所示,圖實(shí)－2－2,(1)為完成實(shí)驗(yàn)，下述操作中不需要的是________。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_________________________________。,[解析](1)必需測(cè)量橡皮筋的原長(zhǎng)和懸掛重物后橡皮筋的長(zhǎng)度，這樣才能確定橡皮筋的伸長(zhǎng)量，但是不需要測(cè)細(xì)繩的長(zhǎng)度。確定各力的大小，還需記錄懸掛重物后結(jié)點(diǎn)O的位置，同時(shí)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(yàn)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(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(cè)力計(jì)，每個(gè)沿著不同的方向拉彈簧測(cè)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)－2－3所示。這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)可從圖中讀出。,圖實(shí)－2－3,(1)由圖可讀得兩個(gè)相互垂直的拉力的大小分別為________N和________N。(2)在圖實(shí)－2－4中的方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個(gè)力及它們的合力。,圖實(shí)－2－4,[解析]兩彈簧測(cè)力計(jì)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(dòng)小組進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的過程中，某研究小組設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證力的平行四邊形定則，其設(shè)計(jì)方案為：用三根相同的橡皮條、四個(gè)圖釘、一把直尺和一支鉛筆、三張白紙、平木板來驗(yàn)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(dāng)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(diǎn)處的圖釘O靜止時(shí)，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(duì)角線OC′，比較OC′與OC的長(zhǎng)度(即x3的長(zhǎng)度)及方向，若相等，且在一條直線上，則達(dá)到目的，若OC′與OC有一微小夾角θ，則有誤差(如圖實(shí)－2－5所示)：,圖實(shí)－2－5,③測(cè)出此時(shí)這三根橡皮條的長(zhǎng)度L1、L2、L3，分別算出它們的伸長(zhǎng)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(gè)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(shí)四個(gè)圖釘均未固定在板上。⑤用刻度尺測(cè)出橡皮條的自由長(zhǎng)度L0，注意從圖釘腳之間測(cè)起。(1)請(qǐng)你確定該研究小組的實(shí)驗(yàn)步驟的順序是__________。(2)對(duì)于本實(shí)驗(yàn)下列論述中錯(cuò)誤的是________。,A．實(shí)驗(yàn)中用到了圖釘O受到三個(gè)共面共點(diǎn)力而靜止，任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力大小相等、方向相反的原理，使合力和分力在一次實(shí)驗(yàn)中全部出現(xiàn)，從而簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)的過程B．實(shí)驗(yàn)中用到了胡克定律，簡(jiǎn)化了力的測(cè)量，可以不用彈簧測(cè)力計(jì)就完成實(shí)驗(yàn)C．由于實(shí)驗(yàn)中總有OC′與OC的微小夾角θ，故實(shí)驗(yàn)有誤差，該方法不可取D．三根橡皮條不能做到粗細(xì)、長(zhǎng)短完全相同，是該實(shí)驗(yàn)的主要誤差來源之一,[解析](1)該實(shí)驗(yàn)的過程中應(yīng)該首先將三根橡皮條拴在圖釘上，這樣便于測(cè)橡皮條的原長(zhǎng)，之后就要固定兩個(gè)圖釘拉第三根橡皮條到適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行實(shí)驗(yàn)，把第三個(gè)圖釘也固定好后就可測(cè)每根橡皮條的長(zhǎng)度并計(jì)算出伸長(zhǎng)量，最后按照胡克定律轉(zhuǎn)換成力，作出力的圖示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，所以正確的實(shí)驗(yàn)步驟是④⑤①③②。,(2)該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是應(yīng)用三個(gè)共點(diǎn)力平衡的推論進(jìn)行實(shí)驗(yàn)原理的改進(jìn)，應(yīng)用胡克定律將測(cè)量力的大小轉(zhuǎn)換為測(cè)橡皮條的長(zhǎng)度，所以選項(xiàng)A、B都正確；任何實(shí)驗(yàn)都有誤差，誤差是不可避免的，不能因?yàn)橛姓`差就把實(shí)驗(yàn)完全否定，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)的誤差有系統(tǒng)誤差和偶然誤差，都是不可避免的，該實(shí)驗(yàn)也是一樣的，從系統(tǒng)誤差來看，影響該實(shí)驗(yàn)的主要因素不是原理，而是器材，特別是橡皮條的長(zhǎng)短和粗細(xì)，所以說三根橡皮條不能做到粗細(xì)、長(zhǎng)短完全相同，是該實(shí)驗(yàn)的主要誤差來源之一，故選項(xiàng)D也是對(duì)的。[答案](1)④⑤①③②(2)C,點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入“應(yīng)用創(chuàng)新演練”,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們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