高一物理驗證力的平行四邊形定則課件

1、 實(shí)驗?zāi)康囊?、?shí)驗?zāi)康囊弧?shí)驗?zāi)康?會用彈簧測力計和細(xì)線測出力的大小和方會用彈簧測力計和細(xì)線測出力的大小和方向向2驗證互成角度的兩個力合成時的平行四邊形驗證互成角度的兩個力合成時的平行四邊形定則定則自學(xué)指導(dǎo)1.1.能說出實(shí)驗原理和需要的實(shí)驗儀器。能說出實(shí)驗原理和需要的實(shí)驗儀器。2.2.掌握實(shí)驗步驟及其注意事項。掌握實(shí)驗步驟及其注意事項。3.3.會記錄和處理實(shí)驗數(shù)據(jù)，能進(jìn)行誤差會記錄和處理實(shí)驗數(shù)據(jù)，能進(jìn)行誤差分析。分析。4.4.嘗試設(shè)計出其他的實(shí)驗方案。嘗試設(shè)計出其他的實(shí)驗方案。實(shí)驗原理二、實(shí)驗原理二、實(shí)驗原理 一個力一個力F的作用效果和兩個力的作用效果和兩個力F1、F2的作用效果都是讓同的作用

2、效果都是讓同一條一端固定的橡皮條伸長到同一點(diǎn)，所以力一條一端固定的橡皮條伸長到同一點(diǎn)，所以力F就是這兩個力就是這兩個力F1和和F2的合力，作出力的合力，作出力F的圖示再根據(jù)平行四邊形定則作出的圖示再根據(jù)平行四邊形定則作出力力F1和和F2的合力的合力F的圖示，比較的圖示，比較F和和F的大小和方向是否相同，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則實(shí)驗儀器 方木板一個、白紙一張、彈簧秤兩個、方木板一個、白紙一張、彈簧秤兩個、橡皮條一根、細(xì)繩套兩個、三角板、刻度橡皮條一根、細(xì)繩套兩個、三角板、刻度尺、量角器、圖釘

3、幾個尺、量角器、圖釘幾個 實(shí)驗步驟 把方木板平放在桌面上，用圖把方木板平放在桌面上，用圖釘把白紙釘在木板上。釘把白紙釘在木板上。 用圖釘把橡皮筋的一端固定在點(diǎn)，另一端用圖釘把橡皮筋的一端固定在點(diǎn)，另一端拴上兩個細(xì)繩套。拴上兩個細(xì)繩套。 用兩個彈簧秤分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉用兩個彈簧秤分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋的結(jié)點(diǎn)伸長到某一位置，并橡皮筋，使橡皮筋的結(jié)點(diǎn)伸長到某一位置，并用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)的位置、細(xì)繩的方向，并記錄用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)的位置、細(xì)繩的方向，并記錄下彈簧秤的示數(shù)下彈簧秤的示數(shù)F F1 1 、F F2 2 。 實(shí)驗步驟只用一只彈簧秤通過細(xì)繩套把橡只用一只彈簧秤通過細(xì)繩套把

4、橡皮筋的結(jié)點(diǎn)拉長到點(diǎn)，用鉛筆描皮筋的結(jié)點(diǎn)拉長到點(diǎn)，用鉛筆描下細(xì)繩的方向，記錄下彈簧秤的示下細(xì)繩的方向，記錄下彈簧秤的示數(shù)數(shù)FF。 按選定的標(biāo)度作出兩只彈簧秤拉力按選定的標(biāo)度作出兩只彈簧秤拉力F F1 1 、F F2 2 的的圖示，并作出圖示，并作出F F1 1、F F2 2 的合力的合力F F的圖示。按選定的的圖示。按選定的標(biāo)度作出標(biāo)度作出F F的圖示。的圖示。 實(shí)驗步驟比較兩個力比較兩個力F F1 1 、F F2 2 的合力的合力FF和和F F大小和方向，看在實(shí)驗室允大小和方向，看在實(shí)驗室允許的誤差范圍內(nèi)，兩者的大小和許的誤差范圍內(nèi)，兩者的大小和方向是否相同。方向是否相同。 改變改變F F1

5、 1 、F F2 2 的大小和方向，再重復(fù)實(shí)驗的大小和方向，再重復(fù)實(shí)驗兩次。兩次。實(shí)驗步驟主要測量主要測量1 1、用兩個測力計拉細(xì)繩套使橡皮條伸長，繩、用兩個測力計拉細(xì)繩套使橡皮條伸長，繩的結(jié)點(diǎn)到達(dá)某點(diǎn)的結(jié)點(diǎn)到達(dá)某點(diǎn)O O時：時：記錄記錄 結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)O O的位置的位置兩測力計的示數(shù)兩測力計的示數(shù)F1F1、F2F2兩測力計所示拉力的方向兩測力計所示拉力的方向2 2、用一個測力計重新將結(jié)點(diǎn)拉到、用一個測力計重新將結(jié)點(diǎn)拉到O O點(diǎn)時：點(diǎn)時：彈簧秤的拉力大小彈簧秤的拉力大小F F及方向。及方向。記錄記錄 數(shù)據(jù)處理項目次數(shù)項目次數(shù)分力分力F1（N）分力分力F2（N）用平行四邊用平行四邊形定則作圖形定則作圖

6、量出合力量出合力F用一個測力用一個測力計直接測出計直接測出F1、F2的合的合力力FF與與F的的夾角夾角（度）（度）123五、注意事項五、注意事項1同一實(shí)驗中的兩只彈簧測力計的選取方法是：將兩只彈同一實(shí)驗中的兩只彈簧測力計的選取方法是：將兩只彈 簧測力計調(diào)零后互鉤對拉，若兩只彈簧測力計在對拉過簧測力計調(diào)零后互鉤對拉，若兩只彈簧測力計在對拉過 程中，讀數(shù)相同，則可選用；若讀數(shù)不同應(yīng)矯正彈簧測程中，讀數(shù)相同，則可選用；若讀數(shù)不同應(yīng)矯正彈簧測 力計或另換，直至相同為止力計或另換，直至相同為止2在同一次實(shí)驗中，使橡皮條拉長時，結(jié)點(diǎn)在同一次實(shí)驗中，使橡皮條拉長時，結(jié)點(diǎn)O位置一定要位置一定要 相同相同3用兩

7、只彈簧測力計鉤住細(xì)繩套互成角度地拉橡皮條時，用兩只彈簧測力計鉤住細(xì)繩套互成角度地拉橡皮條時， 夾角不宜太大也不宜太小，在夾角不宜太大也不宜太小，在60100之間為宜之間為宜4讀數(shù)時應(yīng)注意使彈簧測力計與木板平行，并使細(xì)繩套與讀數(shù)時應(yīng)注意使彈簧測力計與木板平行，并使細(xì)繩套與 彈簧測力計的軸線在同一條直線上，避免彈簧測力計的彈簧測力計的軸線在同一條直線上，避免彈簧測力計的 外殼與彈簧測力計的限位卡之間有摩擦眼睛要正視彈外殼與彈簧測力計的限位卡之間有摩擦眼睛要正視彈 簧測力計的刻度，在合力不超過量程及橡皮條彈性限度簧測力計的刻度，在合力不超過量程及橡皮條彈性限度 的前提下，拉力的數(shù)值應(yīng)盡量大些的前提下

8、，拉力的數(shù)值應(yīng)盡量大些注意事項彈簧秤使用前要彈簧秤使用前要校零校零，在豎直位置已校正好零點(diǎn)，在豎直位置已校正好零點(diǎn)的彈簧秤，到水平位置使用時，仍然要重新調(diào)零。的彈簧秤，到水平位置使用時，仍然要重新調(diào)零。 要選用規(guī)格、性能要選用規(guī)格、性能完全相同完全相同的兩個彈簧秤。的兩個彈簧秤。本實(shí)驗中，用彈簧秤測量拉力時，要使三個拉力本實(shí)驗中，用彈簧秤測量拉力時，要使三個拉力F1 F1 、F2 F2 、F F和橡皮筋均在和橡皮筋均在平行于紙面的平面平行于紙面的平面內(nèi)。內(nèi)。 同一次實(shí)驗中，橡皮筋同一次實(shí)驗中，橡皮筋結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)位置一定要相同。位置一定要相同。 在不超出彈簧秤量程的條件下，應(yīng)該在不超出彈簧秤量程的條

9、件下，應(yīng)該盡可能盡可能使彈使彈簧秤的簧秤的拉力大一些拉力大一些。 用作圖法作分力用作圖法作分力F1 F1 、F2 F2 的合力的合力FF時要準(zhǔn)確，圖時要準(zhǔn)確，圖要盡可能要盡可能畫得大些畫得大些，以使測量值的最后一位估讀數(shù)，以使測量值的最后一位估讀數(shù)字在圖上能準(zhǔn)確表示出。字在圖上能準(zhǔn)確表示出。 注意事項誤差分析 本實(shí)驗的誤差除彈簧測力計本身的誤差外，還本實(shí)驗的誤差除彈簧測力計本身的誤差外，還主要來源于一下兩方面：主要來源于一下兩方面：1 1讀數(shù)誤差讀數(shù)誤差 減小讀數(shù)誤差的方法：彈簧測力計數(shù)據(jù)在允減小讀數(shù)誤差的方法：彈簧測力計數(shù)據(jù)在允許的情況下，盡量大一些讀數(shù)時眼睛一定要正許的情況下，盡量大一些讀

10、數(shù)時眼睛一定要正視，要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄視，要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄誤差分析2 2作圖誤差作圖誤差 減小作圖誤差的方法：作圖時兩力的對邊減小作圖誤差的方法：作圖時兩力的對邊一定要平行，兩個分力一定要平行，兩個分力F F1 1、F F2 2間的夾角越大，間的夾角越大，用平行四邊形作出的合力用平行四邊形作出的合力F F的誤差的誤差F F就越大，就越大，所以實(shí)驗中不要把所以實(shí)驗中不要把F F1 1、F F2 2間的夾角取得太大間的夾角取得太大. .誤差分析減小誤差的方法減小誤差的方法: : a a測力計使用前要測力計使用前要校準(zhǔn)零點(diǎn)校準(zhǔn)零點(diǎn)。 b b方木板應(yīng)方木板應(yīng)水平放置水平放置。 c c

11、彈簧伸長方向和所測拉力彈簧伸長方向和所測拉力方向應(yīng)一致方向應(yīng)一致, ,并并 與木板與木板平行平行. . d d兩個分力和合力都應(yīng)兩個分力和合力都應(yīng)盡可能大些盡可能大些，讀數(shù)時，讀數(shù)時 注意彈簧秤的量程及最小刻度注意彈簧秤的量程及最小刻度. .誤差分析減小誤差的方法減小誤差的方法: :e e拉橡皮條的拉橡皮條的細(xì)線要長些細(xì)線要長些, ,標(biāo)記兩條細(xì)線方向的標(biāo)記兩條細(xì)線方向的 兩點(diǎn)要盡可能遠(yuǎn)些兩點(diǎn)要盡可能遠(yuǎn)些. .f f兩個分力間的兩個分力間的夾角不宜過大或過小夾角不宜過大或過小, ,一般取一般取 6060-120-120為宜為宜. .g.g.在畫力的合成圖時在畫力的合成圖時, ,要要恰當(dāng)選定標(biāo)度恰

12、當(dāng)選定標(biāo)度. .實(shí)驗創(chuàng)新創(chuàng)新創(chuàng)新1 1：在驗證兩個互成角度的共點(diǎn)力合成遵在驗證兩個互成角度的共點(diǎn)力合成遵從平行四邊形定則的實(shí)驗中，只用一個測力計，從平行四邊形定則的實(shí)驗中，只用一個測力計，其他的器材不變，請敘述實(shí)驗步驟和方法。其他的器材不變，請敘述實(shí)驗步驟和方法。創(chuàng)新創(chuàng)新2 2：不用彈簧秤，只用三條相同的橡皮條、不用彈簧秤，只用三條相同的橡皮條、四個圖釘、一把直尺和一支鉛筆、三張白紙、四個圖釘、一把直尺和一支鉛筆、三張白紙、平木板平木板如何如何驗證平行四邊形定則驗證平行四邊形定則？實(shí)驗創(chuàng)新將三條橡皮的一端都拴在一個圖釘將三條橡皮的一端都拴在一個圖釘O O上，將這上，將這三條橡皮的另一端分別再拴

13、一個圖釘三條橡皮的另一端分別再拴一個圖釘A A、B B、C C，注，注意此時四個圖釘均未固定在板上。意此時四個圖釘均未固定在板上。用刻度尺測出橡皮條的自由長度用刻度尺測出橡皮條的自由長度L0L0，注意從圖，注意從圖釘腳之間測起。釘腳之間測起。將拴有橡皮的圖釘將拴有橡皮的圖釘A A、B B適當(dāng)張開釘在木板上，適當(dāng)張開釘在木板上，拉第三根橡皮拉第三根橡皮C C，即使三條橡皮互成角度拉伸，待，即使三條橡皮互成角度拉伸，待節(jié)點(diǎn)處的圖釘節(jié)點(diǎn)處的圖釘O O靜止時，釘下靜止時，釘下C C圖釘，并記錄圖釘圖釘，并記錄圖釘O O的位置（注意此時的位置（注意此時O O圖釘不能釘）記錄圖釘圖釘不能釘）記錄圖釘A A

14、、B B、C C的位置的位置. .測出這三條橡皮的長度測出這三條橡皮的長度L1L1、L2L2、L3L3，分別算出，分別算出它們的伸長量它們的伸長量X1= L1-L0X1= L1-L0，X2= L2-L0X2= L2-L0，X3= L3-L0X3= L3-L0。將將X1X1、X2X2、X3X3按一定比例圖示出來，以按一定比例圖示出來，以X1X1、X2X2為鄰邊作平行四邊形，求出其對角線為鄰邊作平行四邊形，求出其對角線OCOC，比較，比較OCOC與與OCOC的長度（即的長度（即X3X3的長度）相等，且在一條的長度）相等，且在一條直線上，則達(dá)到目的，若直線上，則達(dá)到目的，若OCOC與與OCOC有一微

15、小夾角有一微小夾角，則有誤差（圖，則有誤差（圖2-32-3所示）。所示）。本實(shí)驗是根據(jù)本實(shí)驗是根據(jù)O O受到三個共點(diǎn)受到三個共點(diǎn)力而靜止，任意兩個力的合力力而靜止，任意兩個力的合力與第三個力等大反向的原理。與第三個力等大反向的原理。(1)為完成該實(shí)驗，下述操作中必需的是為完成該實(shí)驗，下述操作中必需的是_a測量細(xì)繩的長度測量細(xì)繩的長度b測量各橡皮筋的原長測量各橡皮筋的原長c測量懸掛重物后各橡皮筋的長度測量懸掛重物后各橡皮筋的長度d記錄懸掛重物后結(jié)點(diǎn)記錄懸掛重物后結(jié)點(diǎn)O的位置的位置(2)釘子位置固定，欲利用現(xiàn)有器材，改變條件再次驗證，釘子位置固定，欲利用現(xiàn)有器材，改變條件再次驗證，可采用的方法是可

16、采用的方法是_.解析解析(1)三段相同的橡皮筋，具有相同的勁度系數(shù)，三段相同的橡皮筋，具有相同的勁度系數(shù)，故三段橡皮筋的形變量的大小代表了三段橡皮筋承受的故三段橡皮筋的形變量的大小代表了三段橡皮筋承受的力的大小，故必需力的大小，故必需b、c項項A、B兩點(diǎn)固定，兩點(diǎn)固定，O點(diǎn)的位置點(diǎn)的位置則決定了三個力的方向則決定了三個力的方向(因繩中的力恒沿繩的方向因繩中的力恒沿繩的方向)，故，故必需必需d項項(2)最簡便的方法是：更換不同的小重物最簡便的方法是：更換不同的小重物 當(dāng)堂訓(xùn)練 1 1探究力的平行四邊形定則的實(shí)驗原理探究力的平行四邊形定則的實(shí)驗原理是等效原理，其等效性是指是等效原理，其等效性是指(

17、 () )A A使兩分力與合力滿足平行四邊形定則使兩分力與合力滿足平行四邊形定則B B使兩次橡皮筋與細(xì)繩套的結(jié)點(diǎn)都與某使兩次橡皮筋與細(xì)繩套的結(jié)點(diǎn)都與某 點(diǎn)點(diǎn)O O重合重合C C使兩次橡皮筋伸長的長度相等使兩次橡皮筋伸長的長度相等D D使彈簧秤在兩種情況下發(fā)生相同的形變使彈簧秤在兩種情況下發(fā)生相同的形變B (2010寧波檢測寧波檢測)“驗證力的平行四邊形定則驗證力的平行四邊形定則”的的實(shí)驗如圖實(shí)實(shí)驗如圖實(shí)33甲所示，其中甲所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和和OC為細(xì)繩圖實(shí)為細(xì)繩圖實(shí)33乙所示是在白紙上根據(jù)實(shí)驗結(jié)果畫出的圖乙所示

18、是在白紙上根據(jù)實(shí)驗結(jié)果畫出的圖(1)圖乙中的圖乙中的_是力是力F1和和F2的合力的理論值；的合力的理論值； _是力是力F1和和F2的合力的實(shí)際測量值的合力的實(shí)際測量值(2)在實(shí)驗中，如果將細(xì)繩也換成橡皮筋，那么實(shí)驗結(jié)果是在實(shí)驗中，如果將細(xì)繩也換成橡皮筋，那么實(shí)驗結(jié)果是 否會發(fā)生變化？答：否會發(fā)生變化？答：_.(選填選填“變變”或或“不變不變”)(3)本實(shí)驗采用的科學(xué)方法是本實(shí)驗采用的科學(xué)方法是 () A理想實(shí)驗法理想實(shí)驗法B等效替代法等效替代法 C控制變量法控制變量法 D建立物理模型法建立物理模型法解析解析(1)用平行四邊形定則作圖得到的是實(shí)驗的理論值，用平行四邊形定則作圖得到的是實(shí)驗的理論值

19、，即即F；直接測量得到的是實(shí)際測量值，即；直接測量得到的是實(shí)際測量值，即F.(2)細(xì)繩的作用是對結(jié)點(diǎn)細(xì)繩的作用是對結(jié)點(diǎn)O施加不同方向的拉力施加不同方向的拉力F1、F2，換用，換用橡皮筋拉結(jié)果是一樣的橡皮筋拉結(jié)果是一樣的(3)力的合成與分解使用的是等效替代法力的合成與分解使用的是等效替代法B正確正確答案答案(1)FF(2)不變不變(3)B 2. 2.如圖所示是如圖所示是A A、B B兩位同學(xué)在做本實(shí)驗時得兩位同學(xué)在做本實(shí)驗時得到的結(jié)果，可以判定其中到的結(jié)果，可以判定其中 _ _ 同學(xué)的實(shí)驗結(jié)同學(xué)的實(shí)驗結(jié)果比較符合實(shí)驗事實(shí)，理由是果比較符合實(shí)驗事實(shí)，理由是_。甲甲F是單獨(dú)拉，應(yīng)該和橡皮條在一直線上是單獨(dú)拉，應(yīng)該和橡皮條在一直線上當(dāng)堂訓(xùn)練當(dāng)堂訓(xùn)練 3 3、關(guān)于驗證平行四邊形定則的實(shí)驗，請回答：、