高考物理一輪復(fù)習(xí) 第2章 相互作用 實驗3 驗證力的平行四邊形定則課件 新人教版必修

第二章 相互作用,必 修 一,實驗三 驗證力的平行四邊形定則,基礎(chǔ)知識梳理,一、實驗?zāi)康?驗證力的合成的平行四邊形定則；理解等效替代思維方法在物理學(xué)中的應(yīng)用。,二、實驗原理 一個力F的作用效果和兩個力F1、F2的作用效果都是讓同一條一端固定的橡皮筋伸長到同一點，所以力F就是這兩個力F1和F2的合力。作出力F1、F2和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，如圖所示。比較F和F的大小和方向，若在實驗誤差允許范圍內(nèi)相等，則可驗證平行四邊形定則。,三、實驗器材 方木板一塊，彈簧秤兩個，白紙，橡皮條一段，細繩套兩個，圖釘(若干)，三角板，刻度尺，鉛筆。 四、實驗步驟 (1)用圖釘把一張白紙釘在水平桌面上的木板上。 (2)用兩個彈簧測力計分別鉤拉兩個細繩套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸長，結(jié)點到達某一位置O。 (3)用鉛筆描下結(jié)點O的位置和兩條細繩的方向，并記錄彈簧測力計的讀數(shù)，利用刻度尺和三角板根據(jù)平行四邊形定則求出合力F。,(4)只用一個彈簧測力計，通過細繩套把橡皮筋的結(jié)點拉到與前面相同的位置O，記下彈簧測力計的讀數(shù)F和細繩的方向。 (5)比較F與用平行四邊形定則求得的合力F，判斷在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否相等。 五、誤差分析 除彈簧測力計本身的誤差外，實驗誤差主要來源于讀數(shù)誤差和作圖誤差兩個方面。 (1)減小讀數(shù)誤差的方法：彈簧測力計數(shù)據(jù)在允許的情況下，盡量大一些。 (2)減小作圖誤差的方法：作圖時兩力的對邊一定要平行，兩個分力F1、F2間的夾角越大，用平行四邊形作出的合力F的誤差F就越大，所以實驗中不要把F1、F2間的夾角取得太大。,六、注意事項 (1)正確使用彈簧測力計：本實驗需要選用規(guī)格相同的兩只彈簧測力計；使用時讀數(shù)盡量大，但不能超出范圍；被測力的方向與軸線方向要一致；讀數(shù)時應(yīng)正對、平視刻度。 (2)位置不變：在同一次實驗中，橡皮筋拉長后，結(jié)點O的位置必須保持不變。 (3)角度合適：用兩只彈簧測力計鉤住細繩套互成角度地拉橡皮筋時，夾角不宜太大也不宜太小，以60100為宜。,(4)確定方向：細繩套應(yīng)適當(dāng)長一些，便于確定力的方向，不要直接沿細繩套的方向畫直線，應(yīng)在細繩套末端用鉛筆畫一個點，去掉細繩套后，再將所標(biāo)點與O點連接，即可確定力的方向。 (5)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：在同一次實驗中，畫力的圖示時所選定的標(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。,核心考點突破,實驗操作及結(jié)果分析,(2)仔細分析實驗，小明懷疑實驗中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化，影響實驗結(jié)果。他用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不相同，于是進一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響。 實驗裝置如圖2所示，將一張白紙固定在豎直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O點，下端N掛一重物。用與白紙平行的水平力緩慢地移動N，在白紙上記錄下N的軌跡。重復(fù)上述過程，再次記錄下N的軌跡。,兩次實驗記錄的軌跡如圖3所示。過O點作一條直線與軌跡交于a、b兩點，則實驗中橡皮筋分別被拉伸到a和b時所受拉力Fa、Fb的大小關(guān)系為_。 (3)根據(jù)(2)中的實驗，可以得出的實驗結(jié)果有哪些？(填寫選項前的字母)_ A橡皮筋的長度與受到的拉力成正比 B兩次受到的拉力相同時，橡皮筋第2次的長度較長 C兩次被拉伸到相同長度時，橡皮筋第2次受到的拉力較大 D兩次受到的拉力相同時，拉力越大，橡皮筋兩次的長度之差越大 (4)根據(jù)小明的上述實驗探究，請對驗證力的平行四邊形定則實驗提出兩點注意事項。,FaFb,BD,解題探究：(1)兩個分力F1、F2分別沿哪個方向？ (2)合力F3沿哪個方向？ (3)“用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不相同”說明了什么？ 答案：(1)兩個分力F1、F2分別沿OP1、OP2方向。 (2)合力F3沿OP3方向。 (3)說明橡皮筋多次拉伸后勁度系數(shù)發(fā)生了變化。,解析 本題主要考查驗證平行四邊形定則實驗，解題的關(guān)鍵是弄清楚兩次實驗軌跡不同的原因。 (1)作圖時注意規(guī)范，標(biāo)度要適中。 (2)雖然軌跡不同，但由于0，a，b在同一直線上，由平衡條件知拉力FaFb。 (3)第二次做實驗時橡皮筋拉伸的長，但兩次拉力相等，故選項A、C說法不正確，B、D說法正確。 (4)橡皮筋拉伸不宜過長；選用新橡皮筋。(或：拉力不宜過大； 選用彈性好的橡皮筋；換用彈性好的彈簧。),答案 (1)見下圖，F(xiàn)合4.6 4.9都算對) (4)見解析,類題演練 1 ,(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。 (2)下列不必要的實驗要求是_。 A應(yīng)測量重物M所受的重力 B彈簧測力計應(yīng)在使用前校零 C拉線方向應(yīng)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,3.6,D,(3)某次實驗中，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測力計A的指針稍稍超出量程，請您提出兩個解決方法。 方法一：_。 方法二：_。 (4)該同學(xué)在實驗中保持彈簧測力計B的拉力的方向一直水平，你認(rèn)為該做法科學(xué)嗎？為什么？ 答：_,減小彈簧測力計B的拉力,減小重物的質(zhì)量,不科學(xué)，因為不能驗證任意角度下的力的合成滿足平行四邊形定則。,解析 (1)彈簧測力計上每1N被分成5格，則1格就等于0.2N。指針指在3N到4N之間的第3格處，所以示數(shù)為3.6N。 (2)實驗通過作出三個力的圖示，來驗證“力的平行四邊形定則”，因此重物的重力必須要知道，故A項需要；彈簧測力計可以測出力的大小，必須在使用之前校零，故B項需要；拉線方向必須與木板平面平行，這樣才能確保力的大小的準(zhǔn)確性，故C項需要；當(dāng)結(jié)點O位置確定時，彈簧測力計A的示數(shù)也確定，由于重物的重力已確定，因此彈簧測力計B的拉力大小與方向也一定，所以不需要改變拉力多次實驗，故D項不需要。 (3)彈簧測力計A的指針超出其量程，則說明拉彈簧測力計B與重物的這兩根細線上的力的合力已偏大，所以可以通過減小重物的重量或改變彈簧測力計B上的拉力的大小，來使測力計A的指針不超出量程。,1考查對實驗原理、實驗方法的遷移 如類題演練2即為實驗方法的創(chuàng)新。 2實驗器材的改進 (1)橡皮筋替代彈簧測力計 三個相同的橡皮筋，可將三個橡皮筋系于一點，互成角度地將它們拉長，記下各自的拉力方向，伸長后的長度，并測出原長，根據(jù)伸長量確定三個拉力的大小關(guān)系，再結(jié)合力的圖示作圖驗證平行四邊形定則。,實驗拓展與創(chuàng)新,(2)使用力的傳感器用力傳感器確定各力的大小，同時確定細繩中拉力的方向，再結(jié)合力的圖示作圖驗證平行四邊形定則。 (3)鉤碼替代彈簧測力計 這樣做實驗的優(yōu)點在于省去了彈簧測力計的讀數(shù)環(huán)節(jié)，同時避免了讀數(shù)造成的誤差。,(1)改變鉤碼個數(shù)，實驗?zāi)芡瓿傻氖莀(填正確答案標(biāo)號)。 A鉤碼的個數(shù)N1N22，N34 B鉤碼的個數(shù)N1N33，N24 C鉤碼的個數(shù)N1N2N34 D鉤碼的個數(shù)N13，N24，N35,BCD,(2)在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個步驟是_(填正確答案標(biāo)號)。 A標(biāo)記結(jié)點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)為圖中_是正確的。(填“甲”或“乙”),A,甲,解題探究：兩個分力F1、F2，則合力F的大小范圍是什么？ 答案：分力與合力的關(guān)系須滿足|F1F2|F(F1F2)。,解析 (1)實驗中的分力與合力的關(guān)系必須滿足：|F1F2|F3F1F2，因此B、C、D選項是可以的。 (3)實驗中F3是豎直向下的。,類題演練 2 ,小明在實驗室里還找到一把刻度尺和一個玩具小熊，接著進行了如下的操作： 用刻度尺測出細線的長度L，用彈簧測力計測出玩具小熊的重力G； 按圖乙所示安裝玩具小熊、細線(玩具小熊懸掛在細線的中點)； 兩手捏著細線緩慢向兩邊移動直到細線斷裂，讀出此時兩手間的水平距離d； 利用平衡條件算出結(jié)果。,在不計細線質(zhì)量和伸長影響的情況下，請回答：