2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第二章 實(shí)驗(yàn)三 驗(yàn)證力的平行四邊形定則課件 教科版.ppt

實(shí)驗(yàn)三驗(yàn)證力的平行四邊形定則,大一輪復(fù)習(xí)講義,第二章相互作用,NEIRONGSUOYIN,內(nèi)容索引,過好雙基關(guān),研透命題點(diǎn),回扣基礎(chǔ)知識(shí)訓(xùn)練基礎(chǔ)題目,細(xì)研考綱和真題分析突破命題點(diǎn),過好雙基關(guān),基本實(shí)驗(yàn)要求,1.實(shí)驗(yàn)原理互成角度的兩個(gè)力F1、F2與另外一個(gè)力F產(chǎn)生相同的效果，看F1、F2用平行四邊形定則求出的合力F與F在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)是否相同.2.實(shí)驗(yàn)器材木板、白紙、圖釘若干、橡皮條、細(xì)繩、彈簧測(cè)力計(jì)兩個(gè)、三角板、刻度尺、鉛筆.,3.實(shí)驗(yàn)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(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住兩個(gè)細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長(zhǎng)，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O.如圖1甲所示.(3)用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)O的位置和兩個(gè)細(xì)繩套的方向，并記錄彈簧測(cè)力計(jì)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(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，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，記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F和細(xì)繩的方向，如圖乙所示.(5)比較F與用平行四邊形定則求得的合力F，看它們?cè)趯?shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相同.,圖1,規(guī)律方法總結(jié),1.正確使用彈簧測(cè)力計(jì)(1)將兩只彈簧測(cè)力計(jì)調(diào)零后水平互鉤對(duì)拉過程中，讀數(shù)相同，可選；若不同，應(yīng)另換或調(diào)校，直至相同為止.(2)使用時(shí)，讀數(shù)應(yīng)盡量大些，但不能超出范圍.(3)被測(cè)力的方向應(yīng)與軸線方向一致.(4)讀數(shù)時(shí)應(yīng)正對(duì)、平視刻度.2.注意事項(xiàng)(1)位置不變：在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長(zhǎng)時(shí)結(jié)點(diǎn)的位置一定要相同，是為了使合力的作用效果與兩個(gè)分力共同作用效果相同，這是利用了等效替代的思想.,(2)角度合適：用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)鉤住細(xì)繩套互成角度地拉橡皮條時(shí)，其夾角不宜太小，也不宜太大，以60100之間為宜.(3)在合力不超出量程及在橡皮條彈性限度內(nèi)形變應(yīng)盡量大一些.細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些，便于確定力的方向.(4)統(tǒng)一標(biāo)度：在同一次實(shí)驗(yàn)中，畫力的圖示選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選定標(biāo)度，使力的圖示稍大一些.3.誤差分析(1)誤差來源：除彈簧測(cè)力計(jì)本身的誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差等.(2)減小誤差的辦法：實(shí)驗(yàn)過程中讀數(shù)時(shí)眼睛一定要正視彈簧測(cè)力計(jì)的刻度盤，要按有效數(shù)字位數(shù)要求和彈簧測(cè)力計(jì)的精度正確讀數(shù)和記錄.作圖時(shí)使用刻度尺，并借助于三角板，使表示兩力的對(duì)邊一定要平行.,研透命題點(diǎn),例1(2017全國(guó)卷22)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2(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(shí)，橡皮筋處于原長(zhǎng).(1)用一只測(cè)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(shí)拉力F的大小可由測(cè)力計(jì)讀出.測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖(b)所示，F(xiàn)的大小為_N.,圖2,4.0,命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn),解析由題圖(b)可知，F(xiàn)的大小為4.0N,(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A點(diǎn)；現(xiàn)使用兩個(gè)測(cè)力計(jì)同時(shí)拉橡皮筋，再次將P端拉至O點(diǎn).此時(shí)觀察到兩個(gè)拉力分別沿圖(a)中兩條虛線所示的方向，由測(cè)力計(jì)的示數(shù)讀出兩個(gè)拉力的大小分別為F14.2N和F25.6N.用5mm長(zhǎng)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；,答案見解析圖,解析畫出力F1、F2的圖示，如圖所示,F合的大小為_N，F(xiàn)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.,4.0,解析用刻度尺量出F合的線段長(zhǎng)約為20mm，所以F合大小為4.0N，F(xiàn)合與拉力F的夾角的正切值為tan0.05.,0.05,變式1(2018天津理綜9(2)某研究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)，所用器材有：方木板一塊，白紙，量程為5N的彈簧測(cè)力計(jì)兩個(gè)，橡皮條(帶兩個(gè)較長(zhǎng)的細(xì)繩套)，刻度尺，圖釘(若干個(gè)).(1)具體操作前，同學(xué)們提出了如下關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作的建議，其中正確的有_.A.橡皮條應(yīng)和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上B.重復(fù)實(shí)驗(yàn)再次進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，結(jié)點(diǎn)O的位置可以與前一次不同C.使用測(cè)力計(jì)時(shí)，施力方向應(yīng)沿測(cè)力計(jì)軸線；讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)正對(duì)測(cè)力計(jì)刻度D.用兩個(gè)測(cè)力計(jì)互成角度拉橡皮條時(shí)的拉力必須都小于只用一個(gè)測(cè)力計(jì)的拉力,BC,解析兩繩套拉力的合力不一定沿角平分線，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；同一次實(shí)驗(yàn)，用一繩套拉橡皮條和用兩繩套拉橡皮條結(jié)點(diǎn)O的位置相同，不同次實(shí)驗(yàn)結(jié)點(diǎn)O的位置可以不同，選項(xiàng)B正確；為減小摩擦和誤差，施力方向沿測(cè)力計(jì)軸線，讀數(shù)時(shí)視線正對(duì)測(cè)力計(jì)刻度，選項(xiàng)C正確；合力可以比分力大，也可以比分力小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.,(2)該小組的同學(xué)用同一套器材做了四次實(shí)驗(yàn)，白紙上留下的標(biāo)注信息有結(jié)點(diǎn)位置O、力的標(biāo)度、分力和合力的大小及表示力的作用線的點(diǎn)，如下圖所示.其中對(duì)于提高實(shí)驗(yàn)精度最有利的是,解析為了提高實(shí)驗(yàn)精度，測(cè)力計(jì)讀數(shù)應(yīng)盡可能大一些，標(biāo)注細(xì)線方向的兩點(diǎn)離結(jié)點(diǎn)應(yīng)盡可能遠(yuǎn)一些，標(biāo)度應(yīng)盡可能小一些.故選B.,變式2(2018河南省濮陽市一模)如圖3甲所示為“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)裝置圖，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩.(1)關(guān)于此實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是_.A.同一次實(shí)驗(yàn)中，O點(diǎn)位置不允許變動(dòng)B.實(shí)驗(yàn)中，只需記錄彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)和O點(diǎn)的位置C.拉橡皮筋的細(xì)繩適當(dāng)長(zhǎng)些D.橡皮筋彈性要好，拉結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O時(shí)，拉力要適當(dāng)大些,ACD,圖3,(2)某同學(xué)已畫出某次實(shí)驗(yàn)中兩彈簧測(cè)力計(jì)拉力的示意圖及兩個(gè)拉力的合力F，如圖乙所示，這個(gè)合力F是力F1和F2合力的_(填“理論值”或“實(shí)際值”)，如果用“”作為標(biāo)度，則該同學(xué)量出的F的值為_(結(jié)果保留3位有效數(shù)字).,理論值,15.0(14.515.5均可),實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新的兩種方法以本實(shí)驗(yàn)為背景，以實(shí)驗(yàn)中操作的注意事項(xiàng)、誤差來源設(shè)置題目，或通過改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目.1.對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解、實(shí)驗(yàn)方法的遷移(如圖4),命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新,圖4,2.實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)(如圖5),圖5,例2(2018湖北省黃岡市質(zhì)檢)某同學(xué)在家中找到兩根一樣的輕彈簧P和Q、裝有水總質(zhì)量m1kg的礦泉水瓶、刻度尺、量角器和細(xì)繩等器材，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則，同時(shí)測(cè)出彈簧的勁度系數(shù)k.其操作如下：a.將彈簧P上端固定，讓其自然下垂，用刻度尺測(cè)出此時(shí)彈簧P的長(zhǎng)度L012.50cm；,圖6,b.將礦泉水瓶通過細(xì)繩連接在彈簧P下端，待礦泉水瓶靜止后用刻度尺測(cè)出此時(shí)彈簧P的長(zhǎng)度L1，如圖6甲所示，則L1_cm；,17.50,解析由題圖可讀出L117.50cm；,c.在細(xì)繩和彈簧Q的掛鉤上涂抹少許潤(rùn)滑油，將細(xì)繩搭在掛鉤上，緩慢的拉起彈簧Q，使彈簧P偏離豎直方向夾角為60，測(cè)出彈簧Q的長(zhǎng)度為L(zhǎng)2及其軸線與豎直方向夾角為，如圖乙所示；(1)取重力加速度g10m/s2，則彈簧P的勁度系數(shù)k_；,200N/m,(2)若要驗(yàn)證力的平行四邊形定則，L2和需滿足的條件是L2_cm，_.,17.50,60,解析由平衡條件可知：TPcos60TQcosmg；TPsin60TQsin；由題意可知TPmg；聯(lián)立解得TQmg；60，則L2L117.50cm.,變式3某同學(xué)嘗試用橡皮筋等器材驗(yàn)證力的平行四邊形定則，他找到兩條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、鉛筆、細(xì)繩、白紙、釘子，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：將兩條橡皮筋的一端與細(xì)繩連接，結(jié)點(diǎn)為O，細(xì)繩下掛一重物，兩橡皮筋的另一端也都連有細(xì)繩.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將兩條橡皮筋的一端的細(xì)繩固定在墻上的釘子A上，一條橡皮筋任其下垂，如圖7甲所示；再將另一條橡皮筋的另一端的細(xì)繩固定在墻上的釘子B上，如圖乙所示.,圖7,(1)為完成實(shí)驗(yàn)，下述操作中必需的是_.A.兩橡皮筋的另一端連接的細(xì)繩a、b長(zhǎng)度要相同B.要測(cè)量橡皮筋的原長(zhǎng)C.要測(cè)量圖甲和圖乙中橡皮筋的長(zhǎng)度D.要記錄圖甲中結(jié)點(diǎn)O的位置及過結(jié)點(diǎn)O的豎直方向E.要記錄圖乙中結(jié)點(diǎn)O的位置及過結(jié)點(diǎn)O的豎直方向,BCE,解析首先應(yīng)明白該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理，即用橡皮筋的伸長(zhǎng)量來表示彈力的大小，所以實(shí)驗(yàn)中一定要測(cè)橡皮筋的長(zhǎng)度，而沒必要關(guān)心細(xì)繩a、b的長(zhǎng)度，選項(xiàng)B和C中的操作是需要的，為了確保力的合成的等效性，需要記錄題圖乙中結(jié)點(diǎn)O的位置及過結(jié)點(diǎn)O的豎直方向，選項(xiàng)E中的操作是必需的.,(2)對(duì)該實(shí)驗(yàn)“兩條相同的橡皮筋”的要求的理解正確的是_.A.橡皮筋的材料和原長(zhǎng)相同即可B.橡皮筋的材料和粗細(xì)相同即可C.橡皮筋的材料、原長(zhǎng)和粗細(xì)均要相同,C,解析為了能用橡皮筋的伸長(zhǎng)量表示彈力大小，滿足Fkx，應(yīng)讓k值相同，即橡皮筋的材料、粗細(xì)、原長(zhǎng)均要相同，選項(xiàng)C正確.,變式4(2018華南師大附中三模)如圖8所示，某小組同學(xué)利用DIS實(shí)驗(yàn)裝置研究支架上力的分解.A、B為兩個(gè)相同的雙向力傳感器，該型號(hào)傳感器在受到拉力時(shí)讀數(shù)為正，受到壓力時(shí)讀數(shù)為負(fù).A連接質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩，并可沿固定的圓弧形軌道移動(dòng).B固定不動(dòng)，通過光滑鉸鏈連接一輕桿，將細(xì)繩連接在桿右端O點(diǎn)構(gòu)成支架，調(diào)整使得O點(diǎn)位于圓弧形軌道的圓心處，保持桿沿水平方向.隨后按如下步驟操作：測(cè)量繩子與水平桿的夾角AOB；對(duì)兩個(gè)傳感器進(jìn)行調(diào)零；用另一繩在O點(diǎn)懸掛住一個(gè)鉤碼，記錄兩個(gè)傳感器讀數(shù)；取下鉤碼，移動(dòng)傳感器A，改變角，重復(fù)上述步驟，得到圖示數(shù)據(jù)表格a.,圖8,(1)根據(jù)表格a，可知A傳感器對(duì)應(yīng)的是表中的力_(填“F1”或“F2”)，并求得鉤碼質(zhì)量為_kg(保留一位有效數(shù)字)，取重力加速度g10m/s2；,F1,0.05,解析因繩子只能提供拉力，故A傳感器對(duì)應(yīng)的是表中力F1，對(duì)節(jié)點(diǎn)O受力分析有F1sin30mg，解得m0.05kg,(2)換用不同鉤碼做此實(shí)驗(yàn)，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，得到數(shù)據(jù)表格b.則表格b中30所對(duì)應(yīng)的F2空缺處數(shù)據(jù)應(yīng)為_N；,0.955,表格a,表格b,解析對(duì)O點(diǎn)受力分析，