實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證力的平行四邊形定則PPT優(yōu)秀課件

1、實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)3:3:驗(yàn)證力的平行四邊形定則驗(yàn)證力的平行四邊形定則 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?驗(yàn)證力的平行四邊形定則. 【實(shí)驗(yàn)器材】 方木板、白紙、彈簧秤(兩個(gè))、橡皮條、細(xì)繩(兩條)、刻 度尺、三角板、圖釘、鉛筆. 【實(shí)驗(yàn)原理】 比較實(shí)驗(yàn)中測出的合力和根據(jù)平行四邊形作出的對(duì)角線,兩 者的大小和方向是否在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)相同,可確定是 否達(dá)到了驗(yàn)證平行四邊形定則的目的. 【實(shí)驗(yàn)步驟】 1.在桌上平放一塊方木板,在方木板上鋪一張白紙,用圖釘 把白紙固定在方木板上. 2.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. 3.用兩個(gè)彈簧秤分別鉤住兩個(gè)繩套,互成角度地拉橡

2、皮條的 同一結(jié)點(diǎn),使橡皮條伸長,結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O(如圖所示). 4.用鉛筆記下O點(diǎn)的位置和兩條細(xì)繩的方向,讀出兩個(gè)彈簧 秤的示數(shù). 5.用鉛筆和刻度尺在白紙上從O點(diǎn)沿著兩條細(xì)繩的方向畫 直線,按照一定的標(biāo)度作出兩個(gè)力F1和F2的圖示,用平行四 邊形定則求出合力F. 6.只用一個(gè)彈簧秤,通過細(xì)繩把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位 置O,讀出彈簧秤的示數(shù),記下細(xì)繩的方向,按同一標(biāo)度作出 這個(gè)力F的圖示. 7.比較力F與F的大小和方向,看它們?cè)趯?shí)驗(yàn)誤差允許范 圍內(nèi)是否相等. 8.改變兩個(gè)分力的大小和夾角,再做兩次實(shí)驗(yàn). 【注意事項(xiàng)】 1.使用彈簧秤前,應(yīng)先調(diào)節(jié)零刻度,使用時(shí)不超量程,拉彈簧 秤時(shí),應(yīng)使彈簧

3、秤與方木板平行. 2.在同一次實(shí)驗(yàn)中,橡皮條伸長時(shí)的結(jié)點(diǎn)位置要相同. 3.兩拉力F1和F2夾角不宜過小,作力的圖示,標(biāo)度要一致. 【例1】如圖所示是甲、乙兩名同學(xué)在做“驗(yàn)證力的平行四邊 形定則”的實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的結(jié)果.若按實(shí)驗(yàn)中要求的符號(hào)表示 各個(gè)力,則可判定其中哪一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)的? 【思路剖析】 (1)符號(hào)F、F的含義各是什么? 答 F表示F1與F2兩力共同作用的效果即為合力,由平行四 邊形定則確定.F表示用單獨(dú)的一個(gè)測力計(jì)測出F1與F2的 效果. (2)哪一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)? 答 由于F為單獨(dú)一個(gè)測力計(jì)測量使橡皮條的結(jié)點(diǎn)伸長 到同一點(diǎn)O,故F應(yīng)在AO的直線上,所以甲符合實(shí)驗(yàn)事

4、實(shí). (3)F與F出現(xiàn)偏差的原因是什么? 答 主要原因有兩個(gè)方面,一個(gè)是測力計(jì)本身精確度不夠高, 讀數(shù)出現(xiàn)偏差;另一個(gè)是作圖時(shí)的誤差. 答案 甲 【例2】在兩個(gè)共點(diǎn)力的合成實(shí)驗(yàn)中,如圖所 示,用A、B兩個(gè)測力計(jì)拉橡皮條的結(jié)點(diǎn)D, 使其位于E處,+=90,然后保持A的讀 數(shù)不變,當(dāng)角由圖示位置逐漸減小時(shí),欲 使結(jié)點(diǎn)仍在E處,可采用的方法是 （ ） A.增大B的讀數(shù),減小角B.減小B的讀數(shù),減小角 C.減小B的讀數(shù),增大角D.增大B的讀數(shù),增大角 【思路剖析】 (1)題目中欲使結(jié)點(diǎn)仍在E處的含義是什么? 答 結(jié)點(diǎn)仍在E處的含義是A、B的合力不變,即矢量EC的 大小、方向不變. (2)題目中條件+=

5、90的作用是什么? 答 如右圖所示,表示開始EAAC,當(dāng)減 小后,矢量EA的箭頭離開AC,到達(dá)EA的位置. (3)怎樣確定測力計(jì)B的變化? 答 由作圖法,連接AC,由矢量三角形的關(guān)系,可以明顯 看出B的讀數(shù)減小了,角也減小了. (4)該題如果改為增大,B的示數(shù)及角又怎樣改變呢? 答 用上述同樣的作圖法,可以確定B的讀數(shù)增大了,角 仍減小了. (5)如果題目中沒有+=90的條件,則情況又如何呢? 答 這時(shí)要分情況討論了:若+90時(shí),當(dāng)減小時(shí),B 的示數(shù)減小,角增大. 答案 B 【例3】在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中,下列哪些 方法可減小實(shí)驗(yàn)誤差? ( ) A.兩個(gè)分力F1、F2間的夾角要盡

6、量大些 B.兩個(gè)分力F1、F2的大小要盡量大些 C.拉橡皮條的細(xì)繩要稍長些 D.實(shí)驗(yàn)中,彈簧秤必須與木板平行,讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧 秤刻度 【思路剖析】 (1)兩個(gè)分力F1、F2間的夾角在什么范圍為宜? 答 如果夾角太大,用平行四邊形作圖得出的合力F的誤差 也大,如果夾角太小,當(dāng)F1、F2的讀數(shù)較大時(shí),合力較大,這 樣就會(huì)超過一個(gè)彈簧秤直接測量的量程,使實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行. 因此,夾角在60到90較適宜. (2)兩個(gè)彈簧秤的示數(shù)取多大為宜? 答 如果彈簧秤的讀數(shù)取太小,精確度差,讀數(shù)誤差大,如果 讀數(shù)在彈簧秤量程三分之二以上,則精確度高,誤差小,所以, F1、F2的讀數(shù)應(yīng)盡量大些. (3)拉橡皮條的

7、細(xì)繩的長度有什么要求? 答 如果細(xì)繩的長度太短,由于彈簧秤的外殼存在一定厚度, 那么兩個(gè)彈簧秤所拉兩條細(xì)繩構(gòu)成的平面與木板平面間的 夾角會(huì)太大,這樣會(huì)造成較大誤差,反之,如果細(xì)繩長一些, 兩繩構(gòu)成的平面便越接近木板平面,誤差便小一些. (4)為了減小誤差,該實(shí)驗(yàn)還可采用哪些措施? 答 橡皮條的結(jié)點(diǎn)用另一短繩延伸,兩彈簧秤的細(xì)繩與該短 繩構(gòu)成一個(gè)很小的結(jié)點(diǎn),作為本實(shí)驗(yàn)觀察的“結(jié)點(diǎn)”;作圖 的鉛筆應(yīng)削尖一些;作圖時(shí)的單位長度稍取大一些;圖形適 當(dāng)布局大一些;嚴(yán)格用兩塊三角板畫平行四邊形. 答案 BCD 1.僅用一個(gè)彈簧秤驗(yàn)證力的平行四邊形定則 【例4】在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中,除了供給其

8、 他各個(gè)必要的器材外,只給了一個(gè)彈簧秤.能否做好本實(shí)驗(yàn)? 如能,請(qǐng)簡要說明如何操作? 答案 可以.在固定好白紙和橡皮條以后,用彈簧秤拉一個(gè) 細(xì)繩、用手拉另一個(gè)細(xì)繩(兩繩間有一不為零的夾角),把細(xì) 繩和橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉至某一位置O.記下位置O、兩條細(xì)繩 的方向、彈簧秤的示數(shù)F1.然后用彈簧秤拉另一條細(xì)繩,用 手拉前一次彈簧秤拉的那條細(xì)繩,使結(jié)點(diǎn)仍然到達(dá)位置O. 方法巧用 同時(shí)使兩細(xì)繩和前一次拉動(dòng)時(shí)畫下的兩條直線重合,記下此 時(shí)彈簧秤的示數(shù)F2.以F1、F2為鄰邊作平行四邊形,求出合 力的理論值F.上述操作完成的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,相當(dāng)于用兩個(gè)彈 簧秤同時(shí)拉動(dòng)橡皮條所完成的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,其他實(shí)驗(yàn)步驟和有 兩個(gè)彈簧

9、情況下的實(shí)驗(yàn)完全相同. 不過,按照此種方法操作,會(huì)帶來新的實(shí)驗(yàn)誤差,原因是在第 二次拉動(dòng)橡皮條時(shí),要想在結(jié)點(diǎn)到達(dá)位置O的同時(shí),兩根細(xì) 繩和前一次拉動(dòng)時(shí)畫下的直線完全重合是不可能的,一定會(huì) 有偏差. 2.僅用橡皮條驗(yàn)證平行四邊形法則 【例5】請(qǐng)不用彈簧秤,只用三條相同的橡皮條、四個(gè)圖釘、 一把直尺和一支鉛筆、三張白紙、平木板來驗(yàn)證平行四邊 形法則. 解析 僅用橡皮條也可驗(yàn)證平行四邊形定則,其步驟、方法 如下: (1)將三條橡皮條的一端都拴在一個(gè)圖 釘O上,將這三條橡皮條的另一端分別 再拴一個(gè)圖釘A、B、C,注意此時(shí)四個(gè) 圖釘均未固定在板上,如右圖所示. (2)用直尺測出橡皮條的自由長度L0,注意

10、從圖釘腳之間測 起. (3)將拴有橡皮條的圖釘A、B適當(dāng)張開釘在木板上,拉第三 根橡皮條C,即使三條橡皮條互成角度拉伸,待節(jié)點(diǎn)處的圖 釘O靜止時(shí),釘下C圖釘,并記錄圖釘O的位置(注意此時(shí)O 圖 釘不能釘)記錄圖釘A、B、C的位置.(此時(shí)圖釘有孔,不需 鉛筆) (4)測出這三條橡皮條的長度L1、L2、L3,分別算出它們的 伸長量X1=L1-L0,X2=L2-L0,X3=L3-L0. (5)將X1、X2、X3按一定比例圖示出來,以X1、X2為鄰邊作 平行四邊形,求出其對(duì)角線OC.比較OC與OC的長度 (即X3的長度),如果相等,且在一條直線上,則達(dá)到目的.若 OC與OC有一微小夾角,則有誤差(如上

11、圖所示). 本實(shí)驗(yàn)是根據(jù)圖釘O受到三個(gè)平面共點(diǎn)力而靜止.任意兩個(gè) 力的合力與第三個(gè)力大小相等方向相反的原理. 答案 見解析 1.在做“互成角度的兩個(gè)力的合成”實(shí)驗(yàn)時(shí),橡皮條的一端固 定在木板上,用兩個(gè)彈簧秤把橡皮條的另一端拉到某一確定 的O點(diǎn),以下操作中錯(cuò)誤的是 ( ) A.同一次實(shí)驗(yàn)過程中,O點(diǎn)位置允許變動(dòng) B.實(shí)驗(yàn)中,彈簧秤必須與木板平行,讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧 秤刻度 C.實(shí)驗(yàn)中,先將其中一個(gè)彈簧秤沿某一方向拉到最大量程, 然后只需調(diào)節(jié)另一彈簧秤拉力的大小和方向,把橡皮條另 一端拉到O點(diǎn) D.實(shí)驗(yàn)中,把橡皮條的另一端拉到O點(diǎn)時(shí),兩彈簧秤之間夾 角應(yīng)取90,以便于算出合力的大小 解析 從橡皮

12、條固定點(diǎn)到O點(diǎn)的連線方向,是合力的作用線 方向,如果O點(diǎn)變動(dòng),那么合力的大小、方向都要變化,就不 能驗(yàn)證力的平行四邊形定則,故A選項(xiàng)錯(cuò).C選項(xiàng)中,因一個(gè)彈 簧秤已拉到最大量程,再通過另一個(gè)彈簧秤拉橡皮條到O點(diǎn) 時(shí),第一個(gè)彈簧秤可能超過最大量程,造成損壞,或讀數(shù)不準(zhǔn), 故C選項(xiàng)錯(cuò).互成角度的兩個(gè)力的合成,是利用平行四邊形定 則合成的,兩個(gè)分力成任意角度都適用,不必成90角,故D 選項(xiàng)錯(cuò). 答案 ACD 2.在驗(yàn)證力的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)中,使b彈 簧秤按圖所示位置開始順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng),在 這過程中保持O點(diǎn)位置不變和a彈簧秤的拉 伸方向不變,則在整個(gè)過程中關(guān)于a、b彈簧 秤的讀數(shù)變化是 ( ) A.

13、a增大,b減小B.a減小,b增大 C.a減小,b先增大后減小D.a減小,b先減小后增大 解析 如右圖所示,a示數(shù)不斷減小,b示數(shù)先 減小后增大. D 3.將橡皮筋的一端固定在A點(diǎn),另一端拴上 兩根細(xì)繩,每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程 為5 N、最小刻度為0.1 N的彈簧測力 計(jì).沿著兩個(gè)不同的方向拉彈簧測力計(jì). 當(dāng)橡皮筋的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí),兩根細(xì)繩相互垂直,如圖所 示.這時(shí)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出. (1)由圖可讀得兩個(gè)相互垂直的拉力的大小分別為 N和 N (只需讀到0.1 N). (2)在方格紙(見右圖)上按作圖法的要 求畫出這兩個(gè)力及它們的合力. 解析 從圖中可知,彈簧秤最小分度為0.1 N

14、,因此,豎直向 下的彈簧秤讀數(shù)為2.5 N,水平向右的彈簧秤讀數(shù)為4.0 N. 因?yàn)樽x數(shù)2.5 N、4.0 N均是0.5 N的整數(shù)倍,因此,選方格紙 中一個(gè)小方格的邊長表示0.5 N,應(yīng)用平行四邊形定則,即可 畫出兩個(gè)力以及它們的合力,如下圖所示. 答案 (1)2.5 4.0 (2)見解析圖 4.在驗(yàn)證力的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)中,兩 彈簧秤拉力的圖示在圖中作出,方格每邊 的長度表示1 N,O是橡皮筋的一個(gè)端點(diǎn). 用兩個(gè)直角三角板按照作圖法作出合力F的圖示,得到的合 力的大小為 N. 答案 合力F的圖示如下圖所示 7 1.C2.AB 3.實(shí)驗(yàn)中所說的合力與兩分力具有相同的效果,是指下列說法 中的

15、 ( ) A.彈簧測力計(jì)的彈簧被拉長 B.固定橡皮條的圖釘受拉力產(chǎn)生的形變 C.細(xì)繩套受拉力產(chǎn)生形變 D.使橡皮條在某一方向上伸長某一長度 D 4.準(zhǔn)確度為0.1 mm的游標(biāo)卡尺,游標(biāo)尺刻度總長度為9 mm,若 其最末一個(gè)刻度線與主尺的44 mm刻度線對(duì)齊,則游標(biāo)尺的 第5條刻度線所對(duì)著的主尺刻度為 ( ) A.35.0 mmB.39.5 mm C.43.4 mmD.35.4 mm 解析 游標(biāo)尺上每刻度為0.9 mm,第5條刻線與最末一條 刻線的距離為0.95=4.5 mm,所以第5條刻線對(duì)齊的是與 44 mm差4.5 mm的刻度,故為39.5 mm. B 5.關(guān)于游標(biāo)卡尺,下列說法正確的是

16、( ) A.利用一對(duì)外測量爪可測量圓筒的內(nèi)徑 B.利用一對(duì)內(nèi)測量爪可測量圓筒的外徑 C.利用一對(duì)外測量爪可測量籃球的直徑 D.利用深度尺可測量槽或孔的深度 6. A 7. BD D 8.下列關(guān)于“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)的說法中正 確的是 ( ) A.實(shí)驗(yàn)中F的具體數(shù)值必須計(jì)算出來 B.如果沒有測出彈簧原長,用彈簧長度L代替x,F-L也是過 原點(diǎn)的一條直線 C.利用F-x直線可求出k值 D.實(shí)驗(yàn)時(shí)要把所有點(diǎn)連到線上,才能探索得到真實(shí)規(guī)律 解析 該實(shí)驗(yàn)研究彈簧彈力與其伸長量之間的關(guān)系,可以 用一個(gè)鉤碼的重力作為彈力的單位,因此彈力F的具體數(shù)值 沒必要計(jì)算出來,A錯(cuò).通過實(shí)驗(yàn)可知Fx(伸長量

17、)是過坐標(biāo) 原點(diǎn)的一直線,而用L代替x后則F-L圖線不過原點(diǎn),故B錯(cuò). F-x圖線關(guān)系顯示, 就是勁度系數(shù)k,故C對(duì).實(shí)驗(yàn)中有的數(shù) 據(jù)可能存在較大誤差,所以作圖時(shí)可以舍去,不必連到線上, 故D錯(cuò). x F C 9. BD 10.如圖甲所示,一個(gè)彈簧一端 固定在傳感器上,傳感器與 電腦相連.當(dāng)對(duì)彈簧施加變 化的作用力(拉力或壓力)時(shí), 在電腦上得到了彈簧形變量與彈簧產(chǎn)生的彈力大小的關(guān)系 圖象(如圖乙).則下列判斷正確的是( ) A.彈簧產(chǎn)生的彈力和彈簧的長度成正比 B.彈簧長度的增加量與對(duì)應(yīng)的彈力增加量成正比 C.該彈簧的勁度系數(shù)是200 N/m D.該彈簧受到反向壓力時(shí),勁度系數(shù)不變 BCD

18、11.“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,選用的螺旋彈 簧如圖甲所示. (1)將彈簧的上端O點(diǎn)固定懸吊在鐵架臺(tái) 上,旁邊置一刻度尺,刻度尺的零刻線跟 O點(diǎn)對(duì)齊,在彈簧的下端A處做一標(biāo)記(如 固定一個(gè)指針).在彈簧下端的掛鉤上掛 上鉤碼(每個(gè)鉤碼的質(zhì)量都是50 g),指針在刻度尺上指示的 刻度為x.逐個(gè)增加所掛鉤碼的個(gè)數(shù),刻度x隨掛鉤上的鉤碼 的重量F而變化,幾次實(shí)驗(yàn)測得相應(yīng)的F、x各點(diǎn)已描繪在圖 乙中.由圖象得出彈簧的勁度系數(shù)kA= N/m. (結(jié)果取兩位有效數(shù)字);此彈簧的彈力大小F彈跟彈簧伸長 量x的關(guān)系是 . (2)如果將指針固定在A點(diǎn)的下方P處,再作出x隨F變化的 圖 象,得出彈簧的

19、勁度系數(shù)與kA相比,可能是 ( ) A.大于kAB.等于kA C.小于kAD.無法確定 (3)如果將指針固定在A點(diǎn)的上方Q處,再作出x隨F變化的 圖 象,得出彈簧的勁度系數(shù)與kA相比,可能是 ( ) A.大于kA B.等于kA C.小于kA D.無法確定 解析 (1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖乙上描出的點(diǎn),基本上在同一 條直線上,可以判定F和x間是一次函數(shù)關(guān)系.圖象的物理意 義是表明彈簧的彈力大小和彈簧伸長量大小成正比.由 kA= ,可得kA=42 N/m.此彈簧的彈力大小F彈跟彈簧伸 長 量x的關(guān)系是F彈=42x N. (2)如果將指針固定在A點(diǎn)的下方P處,在彈簧下端的掛鉤上 掛上鉤碼時(shí),P點(diǎn)向下移動(dòng)的距離x1與A點(diǎn)向下移動(dòng)的距 離 x相等.若再作出x隨F變化的圖象,由kA= 知,得出彈 簧 的勁度系數(shù)仍然等于kA,應(yīng)選B. (3)如果將指針固定在A點(diǎn)的上方Q處,在彈簧下端的掛鉤 上 掛上鉤碼時(shí),Q點(diǎn)向下移動(dòng)的距離x2小于A點(diǎn)向下移動(dòng)的 距離x.若再作出x隨F變化的圖象,由kA= 知,得出彈 簧的勁度系數(shù)大于kA,應(yīng)選A. 答案 (1)42(2) F彈=42x (2)B (3)A x F x F x F 12.做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)步驟如下: (1)在水平放置的木板上,固定一張白紙. (2)把橡皮