2019年高考物理總復習 第二章 相互作用 實驗三 驗證力的平行四邊形定則課件 教科版.ppt

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實驗三驗證力的平行四邊形定則 實驗基礎 核心探究 實驗基礎解讀實驗 萃取精華 注意事項1 位置不變同一次實驗中橡皮條拉長后的結(jié)點O必須保持不變 2 拉力 1 細繩應適當長一些 便于確定力的方向 不要直接沿細繩方向畫直線 應在細繩兩端畫兩個射影點 去掉細繩后 連直線確定力的方向 2 應盡量使橡皮條 彈簧測力計和細繩套位于與紙面平行的同一平面內(nèi) 3 彈簧測力計數(shù)據(jù)盡量大些 讀數(shù)時眼睛要正視 要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄 3 作圖 1 在同一次實驗中 選定的比例要相同 2 兩分力夾角不能太大或太小 作圖時兩力與對邊一定要平行 誤差分析 核心探究通法悟道 拓寬思路 探究點一基礎性實驗 典例1 2017 全國 卷 22 某探究小組做 驗證力的平行四邊形定則 實驗 將畫有坐標軸 橫軸為x軸 縱軸為y軸 最小刻度表示1mm 的紙貼在水平桌面上 如圖 a 所示 將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點 位于圖示部分之外 另一端P位于y軸上的A點時 橡皮筋處于原長 1 用一只測力計將橡皮筋的P端沿y軸從A點拉至坐標原點O 此時拉力F的大小可由測力計讀出 測力計的示數(shù)如圖 b 所示 F的大小為N 解析 1 由圖可知 F的大小為4 0N 答案 1 4 0 2 撤去 1 中的拉力 橡皮筋P端回到A點 現(xiàn)使用兩個測力計同時拉橡皮筋 再次將P端拉至O點 此時觀察到兩個拉力分別沿圖 a 中兩條虛線所示的方向 由測力計的示數(shù)讀出兩個拉力的大小分別為F1 4 2N和F2 5 6N 用5mm長度的線段表示1N的力 以O為作用點 在圖 a 中畫出力F1 F2的圖示 然后按平行四邊形定則畫出它們的合力F合 F合的大小為N F合與拉力F的夾角的正切值為 若F合與拉力F的大小及方向的偏差均在實驗所允許的誤差范圍之內(nèi) 則該實驗驗證了力的平行四邊形定則 答案 2 見解析 4 00 05 方法技巧 1 彈簧測力計的讀數(shù)要點 注意彈簧測力計的最小格表示的力的數(shù)值 彈簧測力計讀數(shù)要符合有效數(shù)字要求 小數(shù)點后數(shù)字位數(shù)與單位長度的力相對應 2 作圖求合力的方法實驗中在測出兩個分力大小 方向的前提下求合力大小和方向時 必須嚴格按照所設單位長度以及分力方向作出分力 然后作四邊形及所夾對角線 再確定合力的大小和方向 題組沖關 1 2017 安徽合肥一模 某同學用兩個彈簧測力計 細線和橡皮條做共點力合成實驗 最后畫出了如圖所示的圖 1 在圖上標出的F1 F2 F和F 四個力中 力 選填 F 或 F 不是由彈簧測力計直接測得的 比較力F與力F 的大小和方向基本相同 這就驗證了力的平行四邊形定則 解析 1 實驗是通過用兩個彈簧測力計的拉力作出的平行四邊形得出合力 與只用一個彈簧測力計時的拉力相比較 若兩力基本相同 則實驗成功 由圖可知F 是由平行四邊形定則得出的 故F 不是由彈簧測力計直接測得的 答案 1 F 2 以下是某同學對此實驗的一些說法 其中正確的是 A 如果手頭只有一個彈簧測力計 改變方法也可以完成實驗B 用兩個測力計拉線時 橡皮條應沿兩線夾角的角平分線C 拉橡皮條的線要長一些 用以標記同一細線方向的兩點要相距遠些D 拉橡皮條時 細線應沿彈簧測力計的軸線E 在用一個測力計和同時用兩個測力計拉線時 只需這兩次橡皮條的伸長量相同就行 解析 2 如果只有一個彈簧測力計 則可以交替測出各邊的拉力 但要保證兩次拉的時候效果相同 故A正確 只要橡皮條與線的結(jié)點兩次都到達同一點即可 即兩次效果相同 而對于拉力方向沒有限制 橡皮條不需要與兩線夾角的角平分線在同一直線上 故B錯誤 為了減小誤差 拉橡皮條的細線需長些 標記方向的兩點要遠些 故C正確 只有細線和彈簧測力計的軸線在一條直線上時 彈簧的彈力才等于拉橡皮條的拉力 否則易使彈簧或指針與外殼發(fā)生摩擦 使誤差增大 故D正確 在用一個測力計和同時用兩個測力計拉線時 每次要使橡皮條形變的長度和方向都相同 即使結(jié)點O拉到同一位置 這樣兩次的效果才相同 才符合 等效替代 法 故E錯誤 答案 2 ACD 2 2018 大連重點中學聯(lián)考 在探究求合力的方法時 先將橡皮條的一端固定在水平木板上 另一端系上帶有繩套的兩根細繩 實驗時 需要兩次拉伸橡皮條 一次是通過兩細繩用兩個彈簧測力計互成角度地拉橡皮條 另一次是用一個彈簧測力計通過細繩拉橡皮條 1 同學們在操作過程中有如下議論 其中對減小實驗誤差有益的說法是 填字母代號 A 兩根細繩必須等長B 彈簧測力計 細繩 橡皮條都應與木板平行C 用兩彈簧測力計同時拉細繩時 兩彈簧測力計示數(shù)適當大一些D 拉橡皮條的細繩要長些 標記同一細繩方向的兩點要遠些 解析 1 拉橡皮條的兩根細繩長度不需要相等 適當長一些 標記同一細繩方向的兩點離得遠一些 可以減小在方向描述上的誤差 彈簧測力計 細繩 橡皮條都應與木板平行 以保證各拉力的方向與木板平行 這樣能夠在白紙上記錄下各力的方向 彈簧測力計示數(shù)適當大一些可減小誤差 B C D正確 答案 1 BCD 2 當橡皮條的活動端拉到O點時 兩根細繩相互垂直 如圖所示 這時彈簧測力計a b的讀數(shù)分別為N和N 3 在給出的方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個力及它們的合力 并利用作圖法求出合力大小為N 解析 2 彈簧測力計上最小一格表示0 1N 讀數(shù)時有效數(shù)字要保留兩位小數(shù) 即a b測力計示數(shù)分別為4 00N和2 50N 3 以方格紙上一個小格的邊長作為0 5N的標度 作出兩個拉力的圖示 以這兩個拉力為鄰邊作平行四邊形 則所夾的對角線就表示合力的大小和方向 如圖所示 量出該對角線的長度 結(jié)合標度 可得合力大小約為4 70N 答案 2 4 002 50 3 作圖見解析4 70 探究點二創(chuàng)新性實驗 高考創(chuàng)新實驗例析 典例2 2016 浙江卷 21 某同學在 探究彈簧和彈簧伸長的關系 的實驗中 測得圖中彈簧OC的勁度系數(shù)為500N m 如圖1所示 用彈簧OC和彈簧秤a b做 探究求合力的方法 實驗 在保持彈簧伸長1 00cm不變的條件下 1 若彈簧秤a b間夾角為90 彈簧秤a的讀數(shù)是N 圖2中所示 則彈簧秤b的讀數(shù)可能為N 2 若彈簧秤a b間夾角大于90 保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變 減小彈簧秤b與彈簧OC的夾角 則彈簧秤a的讀數(shù) 彈簧秤b的讀數(shù) 填 變大 變小 或 不變 答案 1 3 004 00 2 變大變大 解析 1 由圖可知彈簧秤a的讀數(shù)是F1 3 00N 因合力為F kx 500 0 01N 5N 兩分力夾角為90 則另一個分力為F2 4 00N 2 若彈簧秤a b間夾角大于90 保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變 減小彈簧秤b與彈簧OC的夾角 根據(jù)力的平行四邊形定則可知 彈簧秤a的讀數(shù)變大 彈簧秤b的讀數(shù)變大 創(chuàng)新 改進點分析 1 實驗方案的創(chuàng)新 已知合力大小 方向 一個分力的大小 方向 另一分力的方向 求該分力的大小 2 操作過程的創(chuàng)新 保證O點位置不變 兩彈簧秤間夾角不變 改變兩彈簧秤的施力方向 確定兩彈簧秤讀數(shù)的變化情況 典例3 2015 山東卷 21 某同學通過下述實驗驗證力的平行四邊形定則 實驗步驟 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 如圖 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)為某一設定值時 將橡皮筋兩端的位置標記為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 測出所對應的l 部分數(shù)據(jù)如表所示 找出 中F 2 50N時橡皮筋兩端的位置 重新標記為O O 橡皮筋的拉力記為FOO 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角度同時拉橡皮筋的兩端 使秤鉤的下端達到O點 將兩筆尖的位置標記為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 丙 中畫出F l圖線 根據(jù)圖線求得l0 cm 解析 1 根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點 作出F l圖線 圖線的橫截距即表示橡皮筋原長 因此l0 10 0cm 答案 1 如圖 甲 所示10 0 9 8 9 9 10 1均正確 2 測得OA 6 00cm OB 7 60cm 則FOA的大小為N 3 根據(jù)給出的標度 在圖 丁 中作出FOA和FOB的合力F 的圖示 4 通過比較F 與的大小和方向 即可得出實驗結(jié)論 答案 2 1 80 1 70 1 90均正確 解析 2 橡皮筋總長l OA OB 13 60cm 根據(jù)F l圖線 可讀出彈簧長度l 13 6cm時橡皮筋的拉力為1 80N 3 根據(jù)平行四邊形定則作圖 對角線表示合力F 4 若F 與FOO 在誤差范圍內(nèi)大小相等 方向相同 就表明力的平行四邊形定則是正確的 3 如圖 乙 所示 4 FOO 創(chuàng)新 改進點分析 1 實驗方案的創(chuàng)新 在驗證力的平行四邊形的實驗中 為了確定分力的大小 增加了實驗測量橡皮筋的勁度系數(shù)和原長 2 實驗器材的創(chuàng)新 用彈簧秤顯示合力的大小和方向 用橡皮筋代替兩彈簧秤 秤鉤上涂抹少許潤滑油 使兩個分力等大 模擬創(chuàng)新實驗沖關 1 2017 上饒檢測 某實驗小組用一只彈簧測力計和一個量角器等器材做 探究求合力的方法 設計了如圖所示的實驗裝置 固定在豎直木板上的量角器的直邊水平 橡皮條的一端固定于量角器的圓心O的正上方A處 另一端系繩套1和繩套2 主要實驗步驟如下 彈簧測力計掛在繩套1上豎直向下拉橡皮條 使橡皮條的結(jié)點到達O點處 記下彈簧測力計的示數(shù)F 彈簧測力計掛在繩套1上 手拉著繩套2 緩慢拉橡皮條 使橡皮條的結(jié)點到達O處 此時繩套1沿0 方向 繩套2沿120 方向 記下彈簧測力計的示數(shù)F1 根據(jù)力的平行四邊形定則計算繩套1的拉力F1 比較 即可初步驗證 只改變繩套2的方向 重復上述實驗步驟 回答下列問題 1 完成實驗步驟中 2 將繩套1由0 方向緩慢轉(zhuǎn)動到60 方向 同時繩套2由120 方向緩慢轉(zhuǎn)動到180 方向 此過程中保持橡皮條的結(jié)點在O處不動 保持繩套1和繩套2的夾角120 不變 關于繩套1的拉力大小的變化 下列結(jié)論正確的是 填選項前的序號 A 逐漸增大B 先增大后減小C 逐漸減小D 先減小后增大 解析 2 兩個繩套在轉(zhuǎn)動過程中 合力保持不變 根據(jù)平行四邊形定則畫出關系圖像 如圖所示 由此可知 繩套1的拉力大小逐漸增大 選項A正確 答案 2 A 創(chuàng)新 改進點分析 1 實驗器材的改進 用一只彈簧測力計和一個量角器 2 實驗思路的改進 先利用平行四邊形定則計算某一分力的大小 與其測量值比較 3 實驗設問的改進 在保證合力不變 兩分力夾角不變的條件下改變兩分力方向 確定兩分力的大小變化情況 2 2018 河北武邑中學質(zhì)檢 某同學用如圖所示的實驗裝置 驗證力的平行四邊形定則 彈簧測力計A掛于固定點P 下端用細線掛一重物M 彈簧測力計B的一端用細線系于O點 手持另一端向水平左拉 使結(jié)點O靜止在某位置 分別讀出彈簧測力計A和B的示數(shù) 并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點的位置和細線的方向 1 本實驗用的彈簧測力計示數(shù)的單位為N 圖中A的示數(shù)為N 解析 1 由題圖知 彈簧測力計A的分度值為0 2N 讀數(shù)為3 6N 答案 1 3 6 2 下列實驗要求不必要的是 填選項前對應的字母 A 應測量重物M所受的重力B 彈簧測力計應在使用前校零C 細線方向應與木板平面平行D 改變拉力 進行多次實驗 每次都要使O點靜止在同一位置 3 某次實驗中 該同學發(fā)現(xiàn)彈簧測力計A的指針稍稍超出量程 請你提出兩個解決辦法 解析 2 驗證力的平行四邊形定則 一定要正確記錄合力與兩個分力的大小與方向 M所受的重力大小等于合力大小 多次實驗應改變結(jié)點位置 D錯 A對 測量前彈簧測力計校零后才能測量準確 B對 細線方向與木板平行才能保證力在木板平面內(nèi) C對 3 O點受力如圖所示 可見減小FOA可調(diào)節(jié)FOB的大小 也可將重物換為較輕的物體等 答案 2 D 3 減小彈簧測力計B的拉力 將重物M換為較輕的物體 或?qū)椈蓽y力計A更換成較大量程的彈簧測力計 改變彈簧測力計B拉力的方向等 創(chuàng)新 改進點分析 1 實驗方案的改進 在合力不變 重物M的重力表示合力 的前提下 改變兩分力的大小 方向 驗證分力與合力的平行四邊形定則 2 實驗操作的拓展 改變多次實驗結(jié)點在同一位置的 思維定勢 即等效替代并不一定結(jié)點位置不變