（江蘇專版）2022年高考物理總復(fù)習(xí) 第8講 實驗二 力的平行四邊形定則講義

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1、（江蘇專版）2022年高考物理總復(fù)習(xí) 第8講 實驗二 力的平行四邊形定則講義 考情剖析 考查內(nèi)容 考綱要求 考查年份 考查詳情 能力要求 實驗、探究： 力的平行四 邊形定則 14年 T11—實驗，以驗證力的平行四邊形定則為背景，探究拉伸過程對橡皮筋彈性的影響 實驗與探究 弱項清單 作圖能力欠缺 實驗儲備一、實驗?zāi)康? 1．會用彈簧秤和細(xì)線測出力的大小和方向． 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 2．驗證互成角度的兩個共點(diǎn)力的合成，遵從平行四邊形定則(或“探究合力與分力之間的關(guān)系”) 二、實驗原理

2、如果兩個互成角度的共點(diǎn)力F1、F2作用于橡皮筋的結(jié)點(diǎn)上，與只用一個力F′作用于橡皮筋的結(jié)點(diǎn)上，所產(chǎn)生的效果________(橡皮筋在相同方向上伸長相同的長度)，那么，F(xiàn)′就是F1和F2的合力．根據(jù)____________定則作出兩共點(diǎn)力F1和F2的合力F的圖示，應(yīng)與F′的圖示等大同向． 三、實驗器材 方木板一塊；白紙；________________；橡皮筋；細(xì)繩套(兩個)；三角板；刻度尺；圖釘若干；細(xì)芯鉛筆． 四、實驗步驟 1．用圖釘把一張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板上的A點(diǎn)，把兩條細(xì)繩套結(jié)在橡皮條的另一端． 3．用兩個彈簧秤分別鉤住兩個細(xì)繩套

3、，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(如圖所示)． 4．用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)O的位置和兩條細(xì)繩套的方向，并記錄彈簧秤的讀數(shù)．在白紙上按比例作出兩個彈簧秤的拉力F1和F2的圖示．利用刻度尺和三角板根據(jù)平行四邊形定則求出合力F.(或利用刻度尺和三角板作出F1和F2的圖示) 5．只用一個彈簧秤，通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到與前面相同的位置O，記下彈簧秤的讀數(shù)和細(xì)繩的方向．按同樣的比例用刻度尺從O點(diǎn)起做出這個彈簧秤的拉力F′圖示． 6．比較F′與用平行四邊形定則求得的合力F，在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否相等．(或把表示F1、F2、F′的圖示的箭頭用虛線連接起來，觀察分析F′與F1、

4、F2之間的關(guān)系，是否構(gòu)成平行四邊形) 7．改變兩個分力F1和F2的大小和夾角，再重復(fù)實驗兩次，比較每次的F與F′是否在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等．(或觀察分析每次F′與F1、F2之間的關(guān)系，是否構(gòu)成平行四邊形) 五、實驗結(jié)論 在實驗允許的誤差范圍內(nèi)F和F′大小相等、方向相同． 六、數(shù)據(jù)處理 改變兩個分力的大小及角度，分別取三組數(shù)據(jù)，填入下表中. 實驗次數(shù) F1(N) F2(N) 用平行四邊形定則求出的合力F(N) 用實驗方法求出的合力F′(N) F與AO連線的夾角(度) F′與AO連線的夾角(度) 1 2 3

5、 　　結(jié)論：在實驗誤差范圍內(nèi)，F(xiàn)與F′可以認(rèn)為是重合的，由此驗證了求F1和F2的合力，應(yīng)遵循平行四邊形定則． 七、誤差分析 1．實驗中，如果直接以橡皮條的端點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，會使結(jié)點(diǎn)位置的確定造成誤差．所以，應(yīng)在橡皮條一端掛一短繩，再連兩細(xì)繩套，以三繩交點(diǎn)作為結(jié)點(diǎn)． 2．用彈簧秤測量力的大小時，應(yīng)注意以下幾種影響誤差的因素：(1)使用前是否在水平面內(nèi)校零．(2)細(xì)繩不與木板接觸，但要通過彈簧的軸線，而且彈簧不要與外殼接觸，所以細(xì)繩套要長一些，以便將彈簧秤拉到木板邊緣以外，同時，用手托著秤身向外拉繩． 3．為使讀數(shù)的相對誤差減小，拉力要適當(dāng)?shù)卮笠恍?，但要兼顧合力不要過大．合力

6、過大，一會超出橡皮條的彈性限度，二會超出彈簧秤的測量范圍． 4．在橡皮條伸長相同的情況下，為使兩個測力計有較大的讀數(shù)，兩測力計的夾角不宜過小，但也不宜過大．一般情況下，應(yīng)在60°～120°之間． 5．記錄細(xì)繩方向時，視線要與板面垂直．可用細(xì)鉛筆沿線輕點(diǎn)數(shù)個點(diǎn)，然后再用直尺連線． 八、注意事項 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．不要用老化的橡皮條，檢查方法是用一個彈簧秤拉橡皮條，要反復(fù)做幾次使橡皮條拉伸到相同的長度看彈簧秤讀數(shù)有無變化． 3．同一次實驗中橡皮條拉長后的結(jié)點(diǎn)位置O必須保持不變． 4

7、．彈簧秤在使用前應(yīng)將其水平放置，然后檢查、校正零點(diǎn)，將兩彈簧秤互相鉤著水平拉伸．選擇兩只讀數(shù)完全一致的彈簧秤使用． 5．施加拉力時要沿彈簧秤軸線方向，應(yīng)盡量位于與紙面平行的同一平面內(nèi)． 6．使用彈簧秤時，拉力適當(dāng)?shù)么笠恍? 7．畫力的圖示時應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)度，盡量使圖畫大一些，要嚴(yán)格按力的圖示要求和幾何作圖法作出平行四邊形，求出合力．技能優(yōu)化　　【典型例題1】　某同學(xué)做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗情況如圖甲所示，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．圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖． 甲 　　乙 (1)如果沒有操作失誤，圖乙中的F與F′兩力

8、中，方向一定沿AO方向的是____________． (2)本實驗采用的科學(xué)方法是______． 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．理想實驗法 B．等效替代法 C．控制變量法 D．建立物理模型法 (3)實驗時，主要步驟是： 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．用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)達(dá)到某一位置O，記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個彈簧測力計的示數(shù)； D．按選好的

9、標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計的拉力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，通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個力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是______和______； ②遺漏的內(nèi)容分別是____________________________________和____________________________________． 【典型例題2】　如圖所示，某實驗小組同學(xué)利用DIS實驗裝置研究支架上力

10、的分解．A、B為兩個相同的雙向力傳感器，該型號傳感器在受到拉力時讀數(shù)為正，受到壓力時讀數(shù)為負(fù)．A連接質(zhì)量不計的細(xì)繩，可沿固定的板做圓弧形移動．B固定不動，通過光滑鉸鏈連接長為0.3 m的桿．將細(xì)繩連接在桿右端O點(diǎn)構(gòu)成支架．保持桿在水平方向，按如下步驟操作： ①測量細(xì)繩與水平桿的夾角∠AOB＝θ； ②對兩個傳感器進(jìn)行調(diào)零； ③用另一根細(xì)繩在O點(diǎn)懸掛一個鉤碼，記錄兩個傳感器的讀數(shù)； ④取下鉤碼，移動傳感器A改變θ角； 重復(fù)上述實驗步驟，得到表格. F1 1.001 0.580 … 1.002 … F2 －0.868 －0.291 … 0.865 … θ 30°

11、 60° … 150° … (1)根據(jù)表格，A傳感器對應(yīng)的是表中力______(選填“F1”或“F2”)．鉤碼質(zhì)量為______kg(結(jié)果保留一位有效數(shù)字，g＝10 m/s2)． (2)本實驗中多次對傳感器進(jìn)行調(diào)零，對此操作說明正確的是______． A．因為事先忘記調(diào)零 B．何時調(diào)零對實驗結(jié)果沒有影響 C．為了消除橫桿自身重力對結(jié)果的影響 D．可以完全消除實驗的誤差 當(dāng)堂檢測　　1.(多選)如圖所示在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，橡皮筋一端固定于P點(diǎn)，另一端連接兩個彈簧秤，分別用力F1與F2拉兩個彈簧秤，使這端拉至O點(diǎn)，若要這端始終位于O點(diǎn)，

12、但使力F2大小不變地沿順時針轉(zhuǎn)過某一小角度，相應(yīng)地使F1的大小及圖中β角作以下的哪些變化是可能的(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 第1題圖 A．增大F1的同時增大β角 B．增大F1的同時保持β角不變 C．增大F1的同時減小β角 D．減小F1的同時減小β角 2．某同學(xué)通過實驗驗證力的平行四邊形定則，實驗記錄紙如圖所示，O點(diǎn)為橡皮筋被拉伸后伸長到的位置，兩彈簧測力計共同作用時，拉力F1后F2的方向分別過P1和P2點(diǎn)；一個彈簧測力計拉橡皮筋時，拉力F3的方向過P3點(diǎn)．三個力的大小分別為：F1＝4.00 N、F2＝4.60 N，F(xiàn)3＝5.30 N.

13、 第2題圖 (1)請根據(jù)圖中給出的標(biāo)度作出F1和F2的合力F； (2)讀出F＝________N； (3)理想情況下，F(xiàn)應(yīng)該沿________方向． 3．有同學(xué)利用如圖所示的裝置來探究力的平行四邊形定則：在豎直木板上鋪有白紙，固定兩個光滑的滑輪A和B，將繩子打一個結(jié)O，每個鉤碼的重量相等，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時，根據(jù)鉤碼的個數(shù)讀出三根繩子的拉力FTOA、FTOB和FTOC，回答下列問題： (1)改變鉤碼的個數(shù)，能完成實驗的是(　　) A．鉤碼個數(shù)N1＝N2＝2，N3＝4 B．鉤碼個數(shù)N1＝N3＝3，N2＝4 C．鉤碼個數(shù)N1＝N2＝N3＝4 D．鉤碼個數(shù)N

14、1＝3，N2＝4，N3＝5 (2)在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個步驟是(　　) 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三段繩子的長度 C．用量角器量出三段繩子之間的夾角 D．用天平測出鉤碼的質(zhì)量 (3)在作圖時，你認(rèn)為下圖中正確的是______(選填“甲”或“乙”)． 　　　　　 　甲　　　　　　乙 第3題圖 第8講　實驗二：力的平行 四邊形定則 實驗儲備 二、相同　平行四邊形 三、彈簧秤(兩只) 技能優(yōu)化 ·典型例題1·(1)F′　(2)B　(3)①C　E ②C中應(yīng)加上“記下兩條細(xì)繩的方

15、向”　E中應(yīng)說明“把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O′” 【解析】　(1)由一個彈簧測力計計拉橡皮條至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)一個力的作用效果與兩個力的作用效果相同，它們的作用效果可以等效替代，故B正確．(3)①根據(jù)“驗證力的平行四邊形定則”實驗的操作步驟可知有重要遺漏的步驟的序號是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)拉到了同一位置O. ·典型例題2·(1)F1　0.05　(2)C　【解析】　(1)A傳感器中的力均為正值，故A傳感器對應(yīng)的是表中力F1，系統(tǒng)平衡時，

16、在豎直方向上mg＝F1sinθ，當(dāng)θ＝30°時，F(xiàn)1＝1.001 N，可求得m≈0.05 kg.(2)在掛鉤碼之前，對傳感器進(jìn)行調(diào)零，目的是為了消除橫桿自身重力對結(jié)果的影響，故C正確． 當(dāng)堂檢測 1．ABC　【解析】　以結(jié)點(diǎn)O為研究對象，結(jié)點(diǎn)O受OP的拉力F、F1、F2三個力的作用而處于平衡，由于OP的拉力F不變，因此F1、F2的合力始終不變且恒為F，作出F2沿順時針方向轉(zhuǎn)動某一小角度的矢量三角形，如圖所示： 第1題圖 2．(1)見解析　(2) 5.5 N～6.0 N　(3)OP3或F3　【解析】　 第2題圖 3．(1)BCD　(2)A　(3)甲　【解析】　(1)實驗中的分力與合力的大小關(guān)系必須滿足 |FTOA－FTOB|