2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)3 驗(yàn)證力的平行四邊形定則課件 新人教版.ppt

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實(shí)驗(yàn)3驗(yàn)證力的平行四邊形定則 實(shí)驗(yàn)溯本求源 實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)探究 課時鞏固訓(xùn)練 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 學(xué)會用彈簧測力計(jì)和細(xì)線測出力的大小與方向 2 運(yùn)用力的圖示法探究互成角度的兩個共點(diǎn)力合成時遵循 二 實(shí)驗(yàn)原理一個力F 的作用效果和兩個力F1 F2的共同作用效果都是讓同一根一端固定的橡皮條伸長到 所以力F 就是這兩個力F1和F2的合力 作出力F 的圖示 再根據(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 的大小和方向是否相同 若相同 則說明互成角度的兩個力合成時遵循 平行四邊形定則 同一位置 平行四邊形定則 三 實(shí)驗(yàn)器材方木板一塊 白紙 彈簧測力計(jì) 兩只 細(xì)繩套 兩個 圖釘 幾個 細(xì)芯鉛筆 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 并用圖釘把橡皮條的一端固定在A點(diǎn) 橡皮條的另一端拴一短繩 短繩的另一端拴上兩個細(xì)繩套 2 用兩只彈簧測力計(jì)分別通過細(xì)繩套互成角度地拉橡皮條 使橡皮條伸長到某一位置O 如圖S3 1所示 記錄兩只彈簧測力計(jì)的讀數(shù) 用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及此時兩個細(xì)繩套的 橡皮條 方向 圖S3 1 刻度尺 3 只用一只彈簧測力計(jì)通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O 記下彈簧測力計(jì)的讀數(shù)和細(xì)繩套的 4 用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩個細(xì)繩套方向畫直線 按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測力計(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)畫平行四邊形的對角線 此對角線即為合力F的圖示 5 用刻度尺從O點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作出只用一只彈簧測力計(jì)的拉力F 的圖示 6 比較力F 與用平行四邊形定則求出的合力F的大小和方向是否 方向 相同 五 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)繩連接兩細(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 使橡皮條拉長時結(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 檢查方法是用一個彈簧測力計(jì)拉橡皮條 要反復(fù)做幾次 使橡皮條拉到相同的長度看彈簧測力計(jì)讀數(shù)有無變化 4 細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些 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 并且選取標(biāo)度要恰當(dāng) 使所作的力的圖示稍大一些 6 用兩個彈簧測力計(jì)通過細(xì)繩套互成角度地拉橡皮條時 其夾角不宜太小 也不宜太大 以60 到100 之間為宜 熱點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作 例1 2017 四川阿壩州期末 在 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 的實(shí)驗(yàn)中 某同學(xué)按照如下步驟進(jìn)行操作 圖S3 2 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)繩形成結(jié)點(diǎn) 細(xì)繩的另一端系著繩套 c 如圖S3 2甲 用兩個彈簧測力計(jì)分別鉤住繩套 互成角度地拉橡皮條 使結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O 記錄結(jié)點(diǎn)位置和兩個彈簧測力計(jì)的示數(shù) 兩根細(xì)繩的方向 d 按選好的標(biāo)度 用鉛筆和刻度尺作出兩個彈簧測力計(jì)的拉力F1和F2的圖示 并以F1和F2為鄰邊作平行四邊形 畫出它們所夾的對角線 e 只用一個彈簧測力計(jì)通過細(xì)繩套拉橡皮條 并按同一標(biāo)度作出這個力的圖示 1 把步驟e中的內(nèi)容補(bǔ)充完整 2 本實(shí)驗(yàn)中步驟c和e兩次拉橡皮條的過程 主要體現(xiàn)了下列哪種科學(xué)方法 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 下列操作有利于減小實(shí)驗(yàn)誤差的是 填字母代號 A 實(shí)驗(yàn)前將兩個彈簧測力計(jì)調(diào)零后水平互鉤對拉 選擇兩個讀數(shù)相同的彈簧測力計(jì)B 拴在橡皮條上的兩條細(xì)繩必須等長 并且要盡量長一些C 彈簧測力計(jì) 細(xì)繩 橡皮條都應(yīng)與木板平行D 用兩個彈簧測力計(jì)同時拉橡皮條時 兩彈簧測力計(jì)的示數(shù)之差應(yīng)盡可能大E 在記錄力的方向時 標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些 4 圖乙是該同學(xué)在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用同一標(biāo)度畫出的圖示 如果沒有操作失誤 圖乙中的F與F 兩力中 方向一定沿AO方向的是 5 若小明和小剛兩位同學(xué)在家中想驗(yàn)證力的平行四邊形定則 他們手中有一些彈性橡皮條 彈力滿足胡克定律 勁度系數(shù)為k 如圖丙所示 他們將三根橡皮條的一端系在一起 另一端分別系上細(xì)線 保證橡皮條原長相同 測得原長L0 5 40cm 接下來把貼有白紙的木板放在水平桌面上 兩人合作平行于紙面分別通過細(xì)線拉三根橡皮條至某一長度 在彈性限度內(nèi) 保持狀態(tài)不變 如圖丁所示 記錄此時結(jié)點(diǎn)位置和三個橡皮條另一端的位置 量出三個端點(diǎn)到結(jié)點(diǎn)O的距離分別為L1 9 20cm L2 8 40cm L3 7 50cm 請根據(jù)他們的實(shí)驗(yàn)過程和記錄的數(shù)據(jù)作出驗(yàn)證力的平行四邊形定則的圖示 并說明是如何驗(yàn)證的 解析 1 步驟e中的內(nèi)容 把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O 讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù) 記下細(xì)繩的方向 2 本實(shí)驗(yàn)中步驟c和e兩次拉橡皮條的過程 主要體現(xiàn)的科學(xué)方法是等效替代法 故選B 3 實(shí)驗(yàn)前將兩個彈簧測力計(jì)調(diào)零后水平互鉤對拉 選擇兩個讀數(shù)相同的彈簧測力計(jì) 這樣可減小實(shí)驗(yàn)讀數(shù)的誤差 選項(xiàng)A正確 拴在橡皮條上的兩條細(xì)繩不必等長 但要盡量長一些 以便于記錄方向 選項(xiàng)B錯誤 彈簧測力計(jì) 細(xì)繩 橡皮條都應(yīng)與木板平行 以減小實(shí)驗(yàn)誤差 選項(xiàng)C正確 用兩個彈簧測力計(jì)同時拉橡皮條時 兩彈簧測力計(jì)的示數(shù)之差不一定要盡可能大 選項(xiàng)D錯誤 在記錄力的方向時 標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些 以減小記錄方向時的誤差 選項(xiàng)E正確 4 圖乙中的F是理論值 F 是實(shí)際值 圖乙中的F與F 兩力中 方向一定沿AO方向的是F 5 如圖所示 按比例作出平衡時三個橡皮條的拉力的圖示 分析說明 將任意一個力反向延長至等大 由平衡條件可知 這就是另外兩個力的合力 比較它與用平行四邊形定則作出的另外兩個力的合力的大小和方向 若近似相同即可驗(yàn)證平行四邊形定則 變式 2017 山西八校聯(lián)考 一同學(xué)用電子秤 水壺 細(xì)線 墻釘和貼在墻上的白紙等物品 在家中驗(yàn)證力的平行四邊形定則 如圖S3 3甲 在電子秤的下端懸掛一裝滿水的水壺 記下水壺時電子秤的示數(shù)F 如圖乙 將三細(xì)線L1 L2 L3的一端打結(jié) 另一端分別拴在電子秤的掛鉤 墻釘A和水壺杯帶上 水平拉開細(xì)線L1 在白紙上記下結(jié)點(diǎn)O的位置 和電子秤的示數(shù)F1 圖S3 3 如圖丙 將另一顆墻釘B釘在與O同一水平位置上 并將L1拴在其上 手握電子秤沿著 中L2的方向拉開細(xì)線L2 使和三根細(xì)線的方向與 中重合 記錄電子秤的示數(shù)F2 在白紙上按一定標(biāo)度作出電子秤拉力F F1 F2的圖示 根據(jù)平行四邊形定則作出F1 F2的合力F 的圖示 若 則平行四邊形定則得到驗(yàn)證 特別提醒1 實(shí)驗(yàn)原理的進(jìn)一步理解每次實(shí)驗(yàn)保證結(jié)點(diǎn)位置保持不變 是為了使合力的作用效果與兩個分力共同作用的效果相同 這是物理學(xué)中等效替代的思想方法 由于力不僅有大小 還有方向 若兩次橡皮條的伸長長度相同但結(jié)點(diǎn)位置不同 則說明兩次效果不同 不滿足合力與分力的關(guān)系 不能驗(yàn)證平行四邊形定則 2 實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng) 1 不要直接以橡皮條的端點(diǎn)為結(jié)點(diǎn) 可拴一短細(xì)繩連接兩個細(xì)繩套 以三繩交點(diǎn)為結(jié)點(diǎn) 且應(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 使用彈簧測力計(jì)前 應(yīng)先調(diào)節(jié)零刻度 使用時不能超過量程 拉彈簧測力計(jì)時 應(yīng)使彈簧測力計(jì)與木板平行 被測力的方向應(yīng)與彈簧測力計(jì)軸線方向一致 拉動彈簧時不可與外殼相碰或摩擦 3 在同一次實(shí)驗(yàn)中 橡皮條伸長時的結(jié)點(diǎn)位置要相同 4 兩個拉力F1和F2的夾角不宜過小 作力的圖示時 標(biāo)度要一致 5 讀數(shù)時應(yīng)正對 平視刻度 變式 2016 浙江卷 某同學(xué)在 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)中 測得圖中彈簧OC的勁度系數(shù)為500N m 如圖S3 5所示 用彈簧OC和彈簧秤a b做 探究求合力的方法 實(shí)驗(yàn) 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 圖乙中所示 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 圖S3 5 特別提醒1 數(shù)據(jù)處理 作圖法在 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 的實(shí)驗(yàn)中 由作圖法得到的合力F與實(shí)際測量得到的合力F 不可能完全重合 只要在誤差允許的范圍內(nèi)可以認(rèn)為F與F 重合 即可驗(yàn)證平行四邊形定則 如圖S3 6所示 圖S3 6 2 誤差分析 1 誤差來源 除彈簧測力計(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 實(shí)驗(yàn)過程中讀數(shù)時眼睛一定要正視彈簧測力計(jì)的刻度盤 要按有效數(shù)字位數(shù)要求和彈簧測力計(jì)的精度正確讀數(shù)和記錄 作圖時使用刻度尺 并借助于三角板 使表示兩力的對邊一定要平行 1 在 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 實(shí)驗(yàn)中 需要將橡皮條的一端固定在水平木板上 先用一個彈簧測力計(jì)拉橡皮條的另一端到某一點(diǎn)并記下該點(diǎn)的位置 再將橡皮條的另一端系兩根細(xì)繩 細(xì)繩的另一端都有繩套 用兩個彈簧測力計(jì)分別鉤住繩套 并互成角度地拉橡皮條 1 某同學(xué)認(rèn)為在此過程中必須注意以下幾項(xiàng) A 兩根細(xì)繩必須等長B 橡皮條應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上C 在使用彈簧測力計(jì)時要注意使彈簧測力計(jì)與木板平面平行D 在用兩個彈簧測力計(jì)同時拉細(xì)繩時要注意使兩個彈簧測力計(jì)的讀數(shù)相等 E 在用兩個彈簧測力計(jì)同時拉細(xì)繩時必須將橡皮條的另一端拉到用一個彈簧測力計(jì)拉時記下的位置其中正確的是 填入相應(yīng)的字母 2 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 的實(shí)驗(yàn)情況如圖S3 7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(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的力的示意圖 圖S3 7 圖乙中的F與F 兩力中 方向一定沿AO方向的是 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 某同學(xué)在坐標(biāo)紙上畫出了如圖丙所示的兩個已知力F1和F2 圖中小正方形的邊長表示2N 兩力的合力用F表示 F1 F2與F的夾角分別為 1和 2 下列結(jié)論正確的有 A F1 4NB F 12NC 1 45 D 1 2 2 某同學(xué)為了探究求合力的方法 先用一個彈簧測力計(jì)通過細(xì)線懸吊一個鉤碼 當(dāng)鉤碼靜止時 彈簧測力計(jì)的示數(shù)為2 00N 再用兩個彈簧測力計(jì)a和b通過兩根細(xì)繩互成角度將該鉤碼懸吊 其中b彈簧測力計(jì)一端固定 a彈簧測力計(jì)所拉細(xì)線的方向水平向左 如圖S3 8甲所示 當(dāng)鉤碼靜止時 b彈簧測力計(jì)的示數(shù)如圖乙所示 圖S3 8 1 圖乙中b彈簧測力計(jì)的示數(shù)為N 可求出a彈簧測力計(jì)的拉力為N 2 保持a彈簧測力計(jì)及其所拉的細(xì)繩方向不變 將b及其所拉的細(xì)繩以O(shè)為軸沿逆時針方向在圖示平面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)到豎直方向 在此過程中 b的示數(shù) 選填 變大 變小 或 不變 3 某同學(xué)用如圖S3 9所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證 力的平行四邊形定則 彈簧測力計(jì)B掛于豎直木板上的固定點(diǎn)C 下端用細(xì)線掛一重物M 手持彈簧測力計(jì)A拉結(jié)點(diǎn)O 分別讀出彈簧測力計(jì)A和B的示數(shù) 并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點(diǎn)的位置和拉線的方向 1 本實(shí)驗(yàn)用的彈簧測力計(jì)示數(shù)的單位為N 圖中B的示數(shù)為N 圖S3 9 2 下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)要求不正確的是 A 拉線方向應(yīng)與木板平面平行B 彈簧測力計(jì)應(yīng)在使用前調(diào)零C 改變拉力 進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn) 每次都要記錄拉力的方向D 與彈簧相連的細(xì)繩應(yīng)盡量短些 3 該同學(xué)改變夾角做第二次實(shí)驗(yàn)時結(jié)點(diǎn)O的位置發(fā)生了改變 兩彈簧測力計(jì)拉力的合力將 選填 不變 或 改變 4 2017 全國卷 某探究小組做 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 實(shí)驗(yàn) 將畫有坐標(biāo)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S3 10 a 所示 將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(diǎn) 位于圖示部分之外 另一端P位于y軸上的A點(diǎn)時 橡皮筋處于原長 1 用一只測力計(jì)將橡皮筋的P端沿y軸從A點(diǎn)拉至坐標(biāo)原點(diǎn)O 此時拉力F的大小可由測力計(jì)讀出 測力計(jì)的示數(shù)如圖 b 所示 F的大小為N 2 撤去 1 中的拉力 橡皮筋P端回到A點(diǎn) 現(xiàn)使用兩個測力計(jì)同時拉橡皮筋 再次將P端拉至O點(diǎn) 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(jì)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(shè)為作用點(diǎn) 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(shí)驗(yàn)所允許的誤差范圍之內(nèi) 則該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了力的平行四邊形定則 圖S3 10 5 在 探究求合力的方法 實(shí)驗(yàn)中 需要將橡皮條的一端固定在水平木板上 另一端系上兩根細(xì)繩 細(xì)繩的另一端都有繩套 如圖S3 11所示 實(shí)驗(yàn)中需用兩個彈簧測力計(jì)分別鉤住繩套 并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 1 某同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時認(rèn)為 A 拉橡皮條的繩細(xì)一些且長一些 實(shí)驗(yàn)效果較好B 拉橡皮條時 彈簧測力計(jì) 橡皮條 細(xì)繩應(yīng)貼近木板且與木板平面平行C 橡皮條彈性要好 拉結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O時 拉力要適當(dāng)大些D 拉力F1和F2的夾角越大越好 圖S3 11 其中正確的是 填入相應(yīng)的字母 2 若某次測量中兩個彈簧測力計(jì)的讀數(shù)均為4N 且兩彈簧測力計(jì)拉力的方向相互垂直 則 選填 能 或 不能 用一個量程為5N的彈簧測力計(jì)測量出它們的合力 理由是 6 小白用如圖S3 12所示的裝置驗(yàn)證 力的平行四邊形定則 其部分實(shí)驗(yàn)操作如下 請完成下列相關(guān)內(nèi)容 圖S3 12 a 在木板上記下懸掛兩個鉤碼時彈簧末端的位置O b 卸下鉤碼 然后將兩繩套系在彈簧下端 用兩彈簧測力計(jì)將彈簧末端拉到同一位置O 記錄細(xì)繩套AO BO的及兩彈簧測力計(jì)相應(yīng)的讀數(shù) 圖中B彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為N c 小白在坐標(biāo)紙上畫出兩彈簧測力計(jì)拉力FA FB的大小和方向如圖所示 請你用作圖工具在圖中坐標(biāo)紙上作出FA FB的合力F 答案 b 方向11 40c 略 7 在 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 的實(shí)驗(yàn)中 某小組利用如圖S3 13甲所示的裝置完成實(shí)驗(yàn) 橡皮條的一端C固定在木板上 用兩只彈簧測力計(jì)把橡皮條的另一端拉到某一確定的O點(diǎn) 1 下列敘述正確的是 A 該實(shí)驗(yàn)中CO的拉力是合力 AO和BO的拉力是分力B 兩次操作必須將橡皮條和繩的結(jié)點(diǎn)拉到相同位置C 實(shí)驗(yàn)中AO和BO的夾角應(yīng)盡可能大 圖S3 13 D 在實(shí)驗(yàn)中 彈簧測力計(jì)必須保持與木板平行 讀數(shù)時視線要正對彈簧測力計(jì)的刻度線E 實(shí)驗(yàn)中 只需記錄彈簧測力計(jì)的讀數(shù)和O點(diǎn)的位置 2 對數(shù)據(jù)處理后得到如圖乙所示的圖線 則F與F 兩力中 方向一定沿CO方向的是 3 本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是 答案 1 BD 2 F 3 等效替代法