第二章學(xué)案10實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn) 學(xué)案10 探究力的平行四邊形定則實(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(gè)共點(diǎn)力合成時(shí)遵循平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)原理一個(gè)力F的作用效果和兩個(gè)力F1、F2的作用效果都是讓同一條一端固定的橡皮條伸長到_，所以力F就是這兩個(gè)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，則說明互成角度兩個(gè)力合成時(shí)遵循_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(gè))、_、_、圖釘(幾個(gè))、細(xì)芯鉛筆實(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

2、條的另一端拴一短繩，細(xì)繩的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套2用兩只彈簧測力計(jì)分別鉤住細(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1所示，記錄兩彈簧測力計(jì)的讀數(shù)，用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及此時(shí)兩細(xì)繩套的方向圖13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)繩套的方向4用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(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比較一下，力F與用平行

3、四邊形定則求出的合力F的大小和方向是否相同提示：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(gè)分力共同作用的效果相同，這是物理學(xué)中等效替換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，說明兩次效果不同，不滿足合力與分力的關(guān)系，不能驗(yàn)證平行四邊形定則誤差分析1用兩個(gè)測力計(jì)拉橡皮條時(shí)，橡皮條、細(xì)繩和測力計(jì)不在同一個(gè)平面內(nèi)，這樣得到的兩個(gè)測力計(jì)的水平分力的實(shí)際合力比由作圖法得到的合力小2結(jié)點(diǎn)O的位置和兩個(gè)測力計(jì)的方向畫得不準(zhǔn)，造成作圖的誤差3兩個(gè)分力的起始夾角太大，如大于120，再重做兩次實(shí)驗(yàn)，為保證結(jié)點(diǎn)O位置不變(即保證合力不變)，則變化范圍不大，因而

4、測力計(jì)示數(shù)變化不顯著，讀數(shù)誤差大4作圖比例不恰當(dāng)造成作圖誤差注意事項(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使用彈簧秤前，應(yīng)先調(diào)節(jié)零刻度，使用時(shí)不能超過量程，拉彈簧秤時(shí)，應(yīng)使彈簧秤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(shí)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(shí)的結(jié)點(diǎn)位置要相同4兩拉力F1和F2夾角不宜過小，作力的圖示，標(biāo)度要一致5讀數(shù)時(shí)應(yīng)正對、平視刻度.題型一實(shí)驗(yàn)原理與方法【例1】 “探究力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)如圖2甲所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細(xì)線的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為

5、細(xì)繩圖2乙所示是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖(1)圖2乙中的_是力F1和F2的合力的理論值；_是力F1和F2的合力的實(shí)際測量值圖2(2)在實(shí)驗(yàn)中，如果將細(xì)繩也換成橡皮筋，那么實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否會發(fā)生變化？答：_.(選填“變”或“不變”)(3)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建立物理模型法規(guī)范思維題型二實(shí)驗(yàn)步驟的考查【例2】 某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)時(shí)的主要步驟是：A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一短細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系上兩個(gè)細(xì)繩套；C用兩個(gè)彈簧測力計(jì)分

6、別鉤住兩個(gè)繩套，互成角度地拉橡皮條的同一結(jié)點(diǎn)，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O.記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個(gè)彈簧測力計(jì)的示數(shù)；D按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計(jì)的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F；E只用一個(gè)彈簧測力計(jì)，通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)，記下細(xì)繩套的方向，按同一標(biāo)度作出這個(gè)力F的圖示；F比較F與F的大小和方向，看它們是否相同，得出結(jié)論上述步驟中：(1)有重要遺漏的步驟的序號是_和_；(2)遺漏的內(nèi)容分別是_和_規(guī)范思維針對訓(xùn)練(2010天津理綜9(2)在探究求合力的方法時(shí)，先將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上帶有繩套的兩根細(xì)繩

7、實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要兩次拉伸橡皮條，一次是通過兩細(xì)繩用兩個(gè)彈簧秤互成角度的拉橡皮條，另一次是用一個(gè)彈簧秤通過細(xì)繩拉橡皮條實(shí)驗(yàn)對兩次拉伸橡皮條的要求中，下列哪些說法是正確的_(填字母代號)A將橡皮條拉伸相同長度即可B將橡皮條沿相同方向拉到相同長度C將彈簧秤都拉伸到相同刻度D將橡皮條和繩的結(jié)點(diǎn)拉到相同位置同學(xué)們在操作過程中有如下討論，其中對減小實(shí)驗(yàn)誤差有益的說法是_(填字母代號)A兩細(xì)繩必須等長B彈簧秤、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行C用兩彈簧秤同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)兩彈簧示數(shù)之差應(yīng)盡可能大D拉橡皮條的細(xì)繩要長些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些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

8、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2探究力的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)原理是等效原理，其等效性是指()A使兩分力與合力滿足平行四邊形定則B使兩次橡皮筋與細(xì)繩套的結(jié)點(diǎn)都與某點(diǎn)O重合C使兩次橡皮筋伸長的長度相等D使彈簧秤在兩種情況下發(fā)生相同的形變3(2011紹興市質(zhì)量調(diào)測)在“驗(yàn)證力的平行四邊

9、形定則”中，采取下列哪些方法和步驟可減小實(shí)驗(yàn)誤差()A兩個(gè)分力F1、F2間的夾角要適當(dāng)大些B兩個(gè)分力F1、F2的大小要適當(dāng)大些C拉橡皮條的細(xì)繩要稍長一些D實(shí)驗(yàn)前先把兩個(gè)彈簧秤的鉤子互相鉤住，平放在桌子上，向相反方向拉動，檢查讀數(shù)是否相同圖34某同學(xué)利用如圖3所示的裝置來驗(yàn)證力的平行四邊形定則：在豎直木板上鋪有白紙，固定兩個(gè)光滑的滑輪A和B，將繩子打一個(gè)結(jié)點(diǎn)O，每個(gè)鉤碼的重量相等，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，根據(jù)鉤碼個(gè)數(shù)讀出三根繩子的拉力FTOA、FTOB和FTOC，回答下列問題：(1)改變鉤碼個(gè)數(shù)，實(shí)驗(yàn)?zāi)芡瓿傻氖?)A鉤碼個(gè)數(shù)N1N22，N34B鉤碼個(gè)數(shù)N1N33，N24C鉤碼個(gè)數(shù)N1N2N34D鉤碼個(gè)

10、數(shù)N13，N24，N35(2)在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個(gè)步驟是()A標(biāo)記結(jié)點(diǎn)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(shí)，你認(rèn)為圖4中_是正確的(填“甲”或“乙”)圖45(2009山東23(1)改編)請完成以下兩小題某同學(xué)在家中嘗試驗(yàn)證平行四邊形定則，他找到三條相同的橡皮筋(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分別掛在墻上的兩個(gè)釘子A、B上，另一端與第三條橡皮筋連接，結(jié)點(diǎn)為O，將第三條橡皮筋的另一端通過細(xì)繩掛一重物

11、(1)為完成該實(shí)驗(yàn)，下述操作中必需的是_a測量細(xì)繩的長度b測量橡皮筋的原長c測量懸掛重物后橡皮筋的長度d記錄懸掛重物后結(jié)點(diǎn)O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(yàn)證，可采用的方法是_圖56(2010衡陽模擬)如圖5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，可沿固定的板做圓弧形移動B固定不動，通過光滑鉸鏈連接長0.3 m的桿將細(xì)繩連接在桿右端O點(diǎn)構(gòu)成支架保持桿在水平方向，按如下步驟操作：測量繩子與水平桿的夾角AOB對兩個(gè)傳感器進(jìn)行調(diào)零用另一繩在O點(diǎn)懸掛一個(gè)鉤碼，記

12、錄兩個(gè)傳感器讀數(shù)取下鉤碼，移動傳感器A改變角重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，得到表格.F11.0010.5801.002F20.8680.2910.8653060150(1)根據(jù)表格，A傳感器對應(yīng)的表中力為_(選填“F1”或“F2”)鉤碼質(zhì)量為_ kg(保留1位有效數(shù)字)(2)本實(shí)驗(yàn)中多次對傳感器進(jìn)行調(diào)零，對此操作說明正確的是()A因?yàn)槭孪韧浟苏{(diào)零B何時(shí)調(diào)零對實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響C為了消除橫桿自身重力對結(jié)果的影響D可以完全消除實(shí)驗(yàn)的誤差7在做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)”中，在水平放置的木板上墊一張白紙，把橡皮條的一端固定在A點(diǎn)上，另一端連接兩根細(xì)線，然后通過細(xì)線用兩個(gè)互成角度的彈簧秤來拉橡皮條，使橡皮條伸

13、長到某一點(diǎn)O，此時(shí)需記錄下：(1)_，(2)_，(3)_然后改用一個(gè)彈簧秤把橡皮條拉到O點(diǎn)后再記錄下：(4)_，(5)_(6)如圖6所示，是該同學(xué)完成驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)操作后得到的數(shù)據(jù)圖，請選好比例在方框中作圖完成該同學(xué)未完成的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理圖68(2011徐州市第三次調(diào)研測試)小明同學(xué)在學(xué)完力的合成與分解后，想在家里做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)他從學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室里借來兩只彈簧測力計(jì)，按如下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)A在墻上貼一張白紙用來記錄彈簧彈力的大小和方向B在一只彈簧測力計(jì)的下端懸掛一裝滿水的水杯，記下靜止時(shí)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F.C將一根大約30 cm長的細(xì)線從提帶中穿過，再將細(xì)線兩端拴在兩只

14、彈簧測力計(jì)的掛鉤上在靠近白紙?zhí)幱檬謱ΨQ地拉開細(xì)線，使兩只彈簧測力計(jì)的讀數(shù)相等，在白紙上記下細(xì)線的方向和彈簧測力計(jì)的讀數(shù)如圖7甲所示D在白紙上按一定標(biāo)度作出兩個(gè)彈簧測力計(jì)的彈力的圖示，如圖乙所示，根據(jù)力的平行四邊形定則可求出這兩個(gè)力的合力F.圖7(1)在步驟C中，彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為_ N.(2)在步驟D中，合力F_ N.(3)若_，就可以驗(yàn)證力的平行四邊形定則9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)橡皮筋的活動端拉到O點(diǎn)時(shí)，兩根細(xì)繩相互垂直，如圖8所示這時(shí)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出圖8(1

15、)由圖可讀得兩個(gè)相互垂直的拉力的大小分別為_ N和_ N.(2)在圖9所示的方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個(gè)力及它們的合力圖9(3)圖10(A)(B)兩圖是兩位同學(xué)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其中哪一個(gè)圖符合實(shí)際？若合力測量值F是準(zhǔn)確的，則F與F有誤差的原因可能是哪些？圖10實(shí)驗(yàn)學(xué)案10探究力的平行四邊形定則【基礎(chǔ)自主落實(shí)】實(shí)驗(yàn)原理同一點(diǎn)平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)器材橡皮條三角板刻度尺【熱點(diǎn)題型精析】例1 FF(2)不變(3)B解析(1)用平行四邊形定則作圖得到的是合力的理論值，即F；直接測量得到的是合力的實(shí)際測量值，即F.(2)細(xì)繩的作用是對結(jié)點(diǎn)O施加不同方向的拉力F1、F2，換用橡皮筋拉結(jié)果是一樣的(3)力的

16、合成與分解使用的是等效替代法，B正確規(guī)范思維直接測得的是實(shí)際測量值，方向一定沿橡皮筋A(yù)O的方向，而用平行四邊形作圖得到的是實(shí)驗(yàn)的理論值，即F，由于實(shí)驗(yàn)誤差的存在，F(xiàn)與F是不一定重合的例2 (1)CE(2)在C中未記下兩細(xì)繩套的方向E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到了同一位置O解析(1)根據(jù)驗(yàn)證力的平行四邊形定則的操作規(guī)程可知，有重要遺漏的步驟的序號是C、E.(2)C中未記下兩細(xì)繩套的方向E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到了同一位置O.規(guī)范思維注意到拉力既有大小，又有方向，在本實(shí)驗(yàn)的操作中，一定要記錄力的這兩個(gè)要素針對訓(xùn)練BDBD【課時(shí)效果檢測】1ACD從橡皮條固定點(diǎn)到O點(diǎn)的連線方向，是合力的作用線

17、方向，如果O點(diǎn)變動，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)2B3ABCD4(1)BCD(2)A(3)甲解析(1)實(shí)驗(yàn)中的分力與合力的關(guān)系必須滿足：|F1F2|F3F1F2，因此B、C、D選項(xiàng)是可以的(2)A(3)甲實(shí)驗(yàn)中F3是豎直向下的5(1)bcd(2)要換不同的小重物解析(1)運(yùn)用等效思想來驗(yàn)證平行四邊形定則，即要驗(yàn)證以兩力為平

18、行四邊形的鄰邊，作平行四邊形，其對角線是否和合力相符本小題中結(jié)點(diǎn)受三個(gè)力，其中兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大反向，故要測出各力的大小和方向，然后作出各力的圖示，以兩邊為鄰邊做平行四邊形，如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)平行四邊形的對角線與第三個(gè)力等大反向，即可驗(yàn)證為測量各力的大小故需要記錄橡皮筋原長、懸掛重物后的長度以及懸掛重物后O點(diǎn)的位置，故應(yīng)選b、c、d.(2)可以通過改變小重物改變各力的大小6(1)F10.05(2)C解析(1)A傳感器中的力均為正值，故A傳感器對應(yīng)的是表中力F1，平衡時(shí)，mgF1sin ，當(dāng)30時(shí)，F(xiàn)11.001 N，可求得m0.05 kg.(2)在掛鉤碼之前，對傳感器進(jìn)行調(diào)零，目的是為了消除橫桿自身重力對結(jié)果的影響，故C正確7(1)兩彈簧秤的讀數(shù)(2)結(jié)點(diǎn)O的位置(3)兩細(xì)線的方向(4)彈簧秤的讀數(shù)(