驗(yàn)證力的平行四邊形法則

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1、高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 1頁(yè) 第8單元 實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 2頁(yè) 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 3頁(yè) 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 4頁(yè) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證互成角度的兩個(gè)力的平行四邊形定則二、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象為繩與橡皮條的結(jié)點(diǎn)，當(dāng)用一個(gè)力F，與同時(shí)用兩個(gè)共點(diǎn)力F1、F2拉結(jié)點(diǎn)，使結(jié)點(diǎn)均至O點(diǎn)，說(shuō)明F的作用效

2、果，可用F1和F2的合作用效果代替，即F應(yīng)為F1和F2的合力根據(jù)平行四邊形定則作出力F1和F2的合力F的圖示，比較F和F的大小和方向是否都相同，若相同，則說(shuō)明互成角度的兩個(gè)力合成時(shí)遵循平行四邊形定則 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 5頁(yè) 【例1】在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中所采用的基本原理和研究方法是()A理想實(shí)驗(yàn)法B建立物理模型法C控制變量法D等效替代法 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 6頁(yè) 【解析】在“探究力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中要求兩次拉橡皮筋的效果相同，故實(shí)驗(yàn)采

3、用了等效替代的方法，選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤【答案】D 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 7頁(yè) 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(兩個(gè))，三角板，刻度尺，圖釘(幾個(gè)) 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 8頁(yè) 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 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 9頁(yè) 3. 用兩只彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套

4、，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)，用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及此時(shí)兩細(xì)繩套的方向4用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩方向畫直線，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(guò)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 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 10頁(yè) 5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)和細(xì)繩套的方向用刻度尺從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

5、一下，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改變兩彈簧測(cè)力計(jì)拉力F1和F2的大小和夾角，再重做兩次實(shí)驗(yàn) 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 11頁(yè) 【例2】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)繩套和一把彈簧秤(1)為完成實(shí)驗(yàn)，某同學(xué)另找來(lái)一根彈簧，先測(cè)量其勁度系數(shù)k53 N/m； 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 12頁(yè) (2)某次實(shí)驗(yàn)中，彈簧秤的指針位置如圖所示，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2.50 N，請(qǐng)?jiān)趫D中畫

6、出這兩個(gè)共點(diǎn)力的合力F合；(3)由圖得到F 合_N. 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 13頁(yè) 【解析】(2)2.10(說(shuō)明：有效數(shù)字位數(shù)正確，0.02內(nèi)都可)注意估讀，作圖時(shí)注意選取標(biāo)度，都從O點(diǎn)沿力的方向按力的大小作出力的圖示，如圖所示 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 14頁(yè) (3)以這兩個(gè)力2.10 N和2.50 N，作為平行四邊形的兩條鄰邊，作平行四邊形，畫出對(duì)角線，用刻度尺量出平行四邊形對(duì)角線的長(zhǎng)度除以標(biāo)度，得出F合3.3 N，如圖所示【答案】(2)2.10(說(shuō)明：有效數(shù)

7、字位數(shù)正確，0.02內(nèi)都可)，見解析圖(3)3.3(說(shuō)明：0.2內(nèi)都可) 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 15頁(yè) 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 16頁(yè) 一、實(shí)驗(yàn)操作技巧1在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長(zhǎng)時(shí)，結(jié)點(diǎn)O位置一定要相同2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60100之間為宜3保證合力和分力共面，讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意使彈簧測(cè)力計(jì)與木板平行，并使細(xì)繩套與彈簧測(cè)力計(jì)的軸線在同一條直線上，避免彈簧測(cè)力計(jì)的外殼和彈簧測(cè)力計(jì)的限位孔之間有摩擦，讀數(shù)時(shí)眼睛要正

8、視彈簧測(cè)力計(jì)的刻度，在合力不超過(guò)量程及橡皮條彈性限度的前提下，拉力的數(shù)值盡量大些 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 17頁(yè) 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)繩套上相距較遠(yuǎn)的地方選取兩個(gè)點(diǎn)，去掉細(xì)繩套后，連接兩點(diǎn)，即可確定力的方向5調(diào)零后的彈簧測(cè)力計(jì)以兩只互鉤對(duì)拉，讀數(shù)相同為選取準(zhǔn)則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 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 18頁(yè) 【例1】(2010天津)在探

9、究求合力的方法時(shí)，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(xì)繩實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要兩次拉伸橡皮條，一次是通過(guò)兩細(xì)繩用兩個(gè)彈簧秤互成角度地拉橡皮條，另一次是用一個(gè)彈簧秤通過(guò)細(xì)繩拉橡皮條 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 19頁(yè) (1)實(shí)驗(yàn)對(duì)兩次拉伸橡皮條的要求中，下列哪些說(shuō)法是正確的_(填選項(xiàng)字母)A將橡皮條拉伸相同長(zhǎng)度即可B將橡皮條沿相同方向拉到相同長(zhǎng)度C將彈簧秤都拉伸到相同刻度D將橡皮條和繩的結(jié)點(diǎn)拉到相同位置 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 20頁(yè) (2)同學(xué)們?cè)诓僮鬟^(guò)

10、程中有如下議論，其中對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有益的說(shuō)法是_(填選項(xiàng)字母)A兩細(xì)繩必須等長(zhǎng)B彈簧秤、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行C用兩彈簧秤同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)兩彈簧秤示數(shù)之差應(yīng)盡可能大D拉橡皮條的細(xì)繩要長(zhǎng)些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 21頁(yè) 【解析】(1)本實(shí)驗(yàn)的目的是為了驗(yàn)證力的平行四邊形定則，即研究合力與分力的關(guān)系，根據(jù)合力與分力是等效的，本實(shí)驗(yàn)橡皮條兩次沿相同方向拉伸的長(zhǎng)度要相同，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；在白紙上標(biāo)下第一次橡皮條和繩的結(jié)點(diǎn)的位置，第二次將橡皮條和繩的結(jié)點(diǎn)拉到相同位置，表明兩次效果相同，即兩個(gè)拉力和一個(gè)

11、拉力等效，而彈簧秤不必拉到相同刻度，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 22頁(yè) (2)本實(shí)驗(yàn)要求共點(diǎn)力同時(shí)共面，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，彈簧秤、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行，否則，作出的是拉力在紙面上的分力，誤差較大，兩細(xì)繩長(zhǎng)度不需要相同， A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；用兩彈簧秤同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)彈簧讀數(shù)沒(méi)有要求，只要使得兩次橡皮條拉伸到一點(diǎn)即可，C項(xiàng)錯(cuò)誤；彈簧秤標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些，作圖時(shí)產(chǎn)生的角度誤差會(huì)減小，D項(xiàng)正確【答案】(1)BD(2)BD 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 )

12、 第 23頁(yè) 二、實(shí)驗(yàn)誤差的來(lái)源與分析本實(shí)驗(yàn)誤差除彈簧測(cè)力計(jì)本身的誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差因此，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；作圖時(shí)，兩個(gè)分力F1、F2的對(duì)邊一定要平行，兩個(gè)分力間夾角越大，用平行四邊形作圖得出合力F的誤差F就越大，所以，實(shí)驗(yàn)中不要把取得太大本實(shí)驗(yàn)允許的誤差范圍是：力的大小F5%F，F(xiàn)與F的夾角7.對(duì)于F0、0和F5%F、7的情況要分析原因 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 24頁(yè) 【例2】(原 創(chuàng) 題 )如圖所示，是兩位同學(xué)在研究“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”時(shí)所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，若F的作用效果與F1

13、、F2共同作用效果相同，則尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)的結(jié)果為() 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 25頁(yè) 【解析】若F的作用效果與F1、F2共同作用效果相同，說(shuō)明F為實(shí)驗(yàn)值，F(xiàn)為理論值，故F一定沿橡皮條方向，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)是有誤差的，選項(xiàng)C屬于假實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，湊的數(shù)據(jù)，選項(xiàng)A更尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)的結(jié)果，可見選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤【答案】A 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 26頁(yè) 【學(xué)法指導(dǎo)】 實(shí) 驗(yàn) 必 有 誤 差 ， A圖 中 F與 F誤 差 較 大 的原 因 可 能 是 ， F1的 方 向 比

14、 真 實(shí) 值 方 向 偏 左 ， F2的 大 小 比真 實(shí) 值 偏 小 且 方 向 比 真 實(shí) 值 方 向 偏 左 ， 作 圖 時(shí) 兩 虛 線 不 分別 與 F1線 和 F2線 平 行 我 們 要 盡 量 規(guī) 范 操 作 減 小 誤 差 誤 差是 不 可 避 免 的 ， 千 萬(wàn) 不 要 硬 湊 數(shù) 據(jù) 而 使 實(shí) 驗(yàn) 達(dá) 到“十 全 十美”， 毫 無(wú) 誤 差 ， 要 尊 重 客 觀 事 實(shí) ， 養(yǎng) 成 科 學(xué) 的 學(xué) 習(xí) 與 研 究態(tài) 度 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 27頁(yè) 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物

15、 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 28頁(yè) 一、力的合成的等效性【例1】(原創(chuàng)題)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中，除了方木板，白紙，橡皮條，細(xì)繩套(兩個(gè))，三角板，刻度尺，圖釘(幾個(gè))等必要的器材外，只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，能完成“互成角度的兩個(gè)力的合成”的實(shí)驗(yàn)嗎？如果能，應(yīng)如何操作？ 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 29頁(yè) 【解析】可以用一彈簧秤分先后測(cè)定兩分力的大小來(lái)驗(yàn)證本實(shí)驗(yàn)主要操作步驟如下：(1)把兩條細(xì)線中的一條細(xì)線與彈簧秤連接，然后同時(shí)拉這兩條細(xì)線，使結(jié)點(diǎn)至O點(diǎn)，記下兩條線的方向和彈簧秤的示數(shù)F1. 高 考 調(diào) 研 第 二 章

16、物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 30頁(yè) (2)放回橡皮條后，將彈簧秤連接到另一細(xì)線上，再同時(shí)拉這兩條細(xì)線，使結(jié)點(diǎn)至O點(diǎn)，并使兩條細(xì)線位于記錄下來(lái)的方向，讀出彈簧秤的示數(shù)F2.按選定的標(biāo)度作出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)畫平行四邊形的對(duì)角線，此對(duì)角線即為合力F的圖示 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 31頁(yè) (3)放回橡皮條后，將彈簧秤連接到任一細(xì)線上，單獨(dú)拉這條細(xì)線，使結(jié)點(diǎn)至O點(diǎn)，并記錄下來(lái)力的方向，讀出彈簧秤的示數(shù)F，按選定的標(biāo)度作出F的圖示(4)比較一下，力F與平行四

17、邊形定則求出的合力F在大小和方向上是否相同(5)改變分力的大小和夾角，再重做兩次實(shí)驗(yàn) 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 32頁(yè) 【學(xué)法指導(dǎo)】 該 設(shè) 計(jì) 難 點(diǎn) 突 破 ：“一 個(gè) 彈 簧 測(cè) 力 計(jì) 如何 起 到 兩 個(gè) 彈 簧 測(cè) 力 計(jì) 的 作 用”體 現(xiàn) 在 遷 移 能 力 上 就 是 分次 測(cè) 量 ， 但 仍 遵 循 力 的 合 成 的 等 效 性 ， 即 每 次 都 是 將 結(jié) 點(diǎn) 拉到 同 一 位 置 ， 這 是 解 決 本 實(shí) 驗(yàn) 的 核 心 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版

18、 ) 第 33頁(yè) 二、力的合成的動(dòng)態(tài)分析【例2】如圖所示，用A、B兩彈簧秤拉橡皮條，使其伸長(zhǎng)到O點(diǎn)，現(xiàn)保持A的讀數(shù)不變，而使夾角減小，適當(dāng)調(diào)整彈簧秤B的拉力大小和方向，可使O點(diǎn)保持不變，這時(shí) 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 34頁(yè) (1)B的示數(shù)應(yīng)是()A一定變大B一定不變C一定變小D變大、不變、變小均有可能(2)夾角的變化應(yīng)是()A一定變大B一定不變C一定變小D變大、不變、變小均有可能 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 35頁(yè) 【解析】“使O點(diǎn)保持不變”即表明A、B拉力的合力的大

19、小和方向不變，則以O(shè)為圓心，以A力大小為半徑畫圓弧如圖所示根據(jù)平行四邊形定則，按題意減小，可知B的拉力的大小和方向均發(fā)生相應(yīng)的變化由右圖可知B的拉力的大小和角度都將變小，故(1)、(2)均選C項(xiàng)【答案】(1)C(2)C 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 36頁(yè) 【觸類旁通】如圖所示，在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”這一實(shí)驗(yàn)中，兩彈簧秤現(xiàn)在的夾角為90，使b彈簧秤從圖示位置開始沿箭頭方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，在這過(guò)程中，保持O點(diǎn)的位置和a彈簧秤的拉伸方向不變，則在整個(gè)過(guò)程中，關(guān)于a、b兩彈簧秤示數(shù)的變化情況是() 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平

20、 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 37頁(yè) Aa示數(shù)增大，b示數(shù)減小Ba示數(shù)減小，b示數(shù)增大Ca示數(shù)減小，b示數(shù)先增大后減小Da示數(shù)減小，b示數(shù)先減小后增大 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 38頁(yè) 【解析】對(duì)點(diǎn)O受力分析，受到兩個(gè)彈簧的拉力和橡皮條的拉力，如圖所示，其中橡皮條的拉力大小不變，a彈簧拉力方向不變，b彈簧拉力方向和大小都改變，由圖可知a示數(shù)減小，b示數(shù)增大，故選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確【答案】B 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 39頁(yè) 【學(xué)法指導(dǎo)】 作 圖 法 求 解 力 的 合 成 問(wèn) 題 ， 重 點(diǎn) 是 規(guī) 范作 圖 ， 規(guī) 范 作 圖 能 直 觀 判 斷 出 各 量 的 變 化 關(guān) 系 ， 切 忌 作 圖 太隨 意 ， 將 會(huì) 給 解 題 造 成 誤 判 的 麻 煩 高 考 調(diào) 研 第 二 章 物 體 的 平 衡 高 三 物 理 (新 課 標(biāo) 版 ) 第 40頁(yè) 課時(shí)作業(yè)（word）