實(shí)驗(yàn)三+驗(yàn)證力的平行四邊形定則(教學(xué)案)

#/7實(shí)驗(yàn)三+驗(yàn)證力的平行四邊形定那么（教學(xué)案）1.驗(yàn)證力的平行四邊形定那么2.掌握探究性實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的根本原理和實(shí)驗(yàn)方法【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?．驗(yàn)證互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力合成時(shí)的平行四邊形定那么。2．學(xué)會用作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論?！緦?shí)驗(yàn)原理】一個(gè)力F’的作用效果與兩個(gè)共點(diǎn)力F1和F2的共同作用效果都是把橡皮條拉伸到某點(diǎn)，所以F′為F1和F2的合力.作出F'的圖示，再根據(jù)平行四邊形定那么作出F1和F2的合力F的圖示，比擬F'和F是否大小相等，方向相同.如果在誤差范圍內(nèi)，F(xiàn)’和F相同，那么力的平行四邊形定那么就正確.【實(shí)驗(yàn)器材】方木板、白紙，彈簧測力計(jì)即彈簧秤（兩只）、三角板、刻度尺、圖釘（幾個(gè)）、細(xì)芯鉛筆、橡皮條、細(xì)繩套（兩個(gè)）．彈簧測力計(jì)測力原理是根據(jù)胡克定律，其適用范圍是在彈性限度內(nèi)，刻度是0?5N,分度值是0.1N,它的拉桿和鉤的質(zhì)量較大，且零點(diǎn)是在豎直情況下校準(zhǔn)的，因此水平使用時(shí)要重新調(diào)零點(diǎn)．彈簧測力計(jì)的伸長方向要和所測拉力方向一致，彈簧測力計(jì)、指針、拉桿都不要與刻度板和刻度板末端的限位卡發(fā)生摩擦．【實(shí)驗(yàn)步驟】1．用圖釘把白紙釘在水平桌面的方木板上．.用圖釘把橡皮條的一端固定在A點(diǎn)，橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套.3．用兩只彈簧測力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套，互成角度拉橡皮條，將結(jié)點(diǎn)拉到某一位置O,如圖2—5—1,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)兩條細(xì)繩套的方向．.用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩方向畫直線，按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F1、F2的圖示，并以F1和F2為鄰邊用刻度尺和三角板作平行四邊形，過O點(diǎn)畫平行四邊形的對角線，即為合力F的圖示..只用一只彈簧測力計(jì)鉤住細(xì)繩套，把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣位置O,記下彈簧測力計(jì)的讀數(shù)和細(xì)繩的方向，用刻度尺從O點(diǎn)按選定的標(biāo)度沿記錄的方向作出這只彈簧測力計(jì)的拉力F’的圖示..比擬一下.力F’與用平行四邊形定那么求出的合力F的大小和方向.7.改變兩個(gè)力F1、F2的大小和夾角，重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次.【彈簧秤的選用】1．彈簧測力計(jì)的選取方法是：將兩只彈簧測力計(jì)調(diào)零后互鉤水平對拉，假設(shè)兩只彈簧測力計(jì)在對拉過程中，讀數(shù)相同，那么可選；假設(shè)讀數(shù)不同，應(yīng)另換，直至相同為止．2．彈簧測力計(jì)不能在超出它的測量范圍的情況下使用．3.使用前要檢查指針是否指在零刻度線上，否那么應(yīng)校正零位（無法校正的要記錄下零誤差）．4．被測力的方向應(yīng)與彈簧測力計(jì)軸線方向一致，拉動時(shí)彈簧不可與外殼相碰或摩擦．5．讀數(shù)時(shí)應(yīng)正對、平視刻度．【實(shí)驗(yàn)誤差分析】1．彈簧測力計(jì)使用前沒調(diào)零會造成系統(tǒng)誤差．2．使用中，彈簧測力計(jì)的彈簧和外殼之間、指針和外殼之間或彈簧測力計(jì)外殼和紙面之間有摩擦力存在會造成系統(tǒng)誤差．.兩次測量拉力時(shí)，橡皮條的結(jié)點(diǎn)O沒有拉到同一點(diǎn)會造成偶然誤差.4．讀數(shù)時(shí)眼睛一定要正視，要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄，兩力的對邊一定要平行，否那么會造成誤差.5.在應(yīng)用平行四邊形定那么作圖時(shí)，F(xiàn)1、F2及合力F作圖不準(zhǔn)確.【考前須知】1．不要直接以橡皮條端點(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..在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長時(shí)結(jié)點(diǎn)O的位置一定要相同.（保證作用效果相同）.不要用老化的橡皮條，檢查方法是用一個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮條，要反復(fù)做幾次，使橡皮條拉到相同的長度看彈簧測力計(jì)讀數(shù)有無變化..細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些，便于確定力的方向.不要直接沿細(xì)繩套的方向畫直線，應(yīng)在細(xì)繩套末端用鉛筆畫一個(gè)點(diǎn)，去掉細(xì)繩套后，再將所標(biāo)點(diǎn)與O點(diǎn)連直線確定力的方向.5．在同一次實(shí)驗(yàn)中，畫力的圖示所選定的標(biāo)度要相同，并且要恰中選取標(biāo)度，使所作力的圖示稍大一些．6．用兩個(gè)彈簧測力計(jì)勾住細(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60°到100°之間為宜．【規(guī)律方法總結(jié)】1．正確使用彈簧測力計(jì)(1)將兩只彈簧測力計(jì)調(diào)零后水平互鉤對拉過程中，讀數(shù)相同，可選；假設(shè)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)被測力的方向應(yīng)與軸線方向一致．(4)讀數(shù)時(shí)應(yīng)正對、平視刻度．2．考前須知(1)位置不變：在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長時(shí)結(jié)點(diǎn)的位置一定要相同．(2)角度適宜：用兩個(gè)彈簧測力計(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60°?100°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，并且要恰中選定標(biāo)度，使力的圖示稍大一些．3．誤差分析(1)誤差除彈簧測力計(jì)本身的誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差等． (2)減小誤差的方法：①實(shí)驗(yàn)過程中讀數(shù)時(shí)眼睛一定要正視彈簧測力計(jì)的刻度盤，要按有效數(shù)字位數(shù)要求和彈簧測力計(jì)的精度正確讀數(shù)和記錄．②作圖時(shí)使用刻度尺，并借助于三角板，使表示兩力的對邊一定要平行.考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)操作例1、某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定那么〞的實(shí)驗(yàn)情況如圖1甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，。為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩.圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖．圖1(1)如果沒有操作失誤，圖乙中的F與F/兩力中，方向一定沿AO方向的是.(2)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⑶實(shí)驗(yàn)時(shí)，主要的步驟是：A.在桌上放一塊方木板，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兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系著繩套；C.用兩個(gè)彈簧測力計(jì)分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置0,記錄下。點(diǎn)的位置，讀出兩個(gè)彈簧測力計(jì)的示數(shù)；口.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，并用平行四邊形定那么求出合力F；E.只用一只彈簧測力計(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)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個(gè)力F’的圖示；F.比擬F,和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【答案】(1)F,(2)B(3)①CE②C中應(yīng)加上“記下兩條細(xì)繩的方向〃E中應(yīng)說明“把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O〞【變式探究】某同學(xué)用如圖3所示的實(shí)驗(yàn)裝置來“驗(yàn)證力的平行四邊形定那么〃.彈簧測力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P,下端用細(xì)線掛一重物M.彈簧測力計(jì)B的一端用細(xì)線系于。點(diǎn)，手持另一端向左拉，使結(jié)點(diǎn)0靜止在某位置.分別讀出彈簧測力計(jì)A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄0點(diǎn)的位置和拉線的方向.圖3(1)本實(shí)驗(yàn)用的彈簧測力計(jì)示數(shù)的單位為N,圖中A的示數(shù)為N.(2)以下不必要的實(shí)驗(yàn)要求是....A.應(yīng)測量重物M所受的重力B.彈簧測力計(jì)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(jìn)行屢次實(shí)驗(yàn)，每次都要使。點(diǎn)靜止在同一位置(3)某次實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測力計(jì)A的指針稍稍超出量程，請您提出兩個(gè)解決方法．【答案】(1)3.6(2)D(3)見解析【舉一反三】在“驗(yàn)證力的平行四邊形定那么〞實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用圖釘把白紙固定在水平放置的木板上，將橡皮條的一端固定在板上一點(diǎn)，兩個(gè)細(xì)繩套系在橡皮條的另一端。用兩個(gè)彈簧測力計(jì)分別拉住兩個(gè)細(xì)繩套，互成角度地施加拉力，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)紙面上某一位置，如下圖。請將以下的實(shí)驗(yàn)操作和處理補(bǔ)充完整：①用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)位置，記為O；②記錄兩個(gè)彈簧測力計(jì)的示數(shù)F1和F2,沿每條細(xì)繩(套)的方向用鉛筆分別描出幾個(gè)點(diǎn)，用刻度尺把相應(yīng)的點(diǎn)連成線；③只用一個(gè)彈簧測力計(jì)，通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)仍拉到位置O,記錄測力計(jì)的示數(shù)F3，___；④按照力的圖示要求，作出拉力F1、F2、F3；⑤根據(jù)力的平行四邊形定那么作出F1和F2的合力F；⑥比擬 的一致程度，假設(shè)有較大差異，對其原因進(jìn)行分析，并作出相應(yīng)的改良后再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。答案：③沿此時(shí)細(xì)繩(套)的方向用鉛筆描出幾個(gè)點(diǎn)，用刻度尺把這些點(diǎn)連成直線⑥F與F3考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理及誤差分析例2、(2022?全國卷山)某探究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定那么〃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(a)所示。將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(diǎn)(位于圖示局部之外)，另一端P位于y軸上的A點(diǎn)時(shí)，橡皮筋處于原長。(1)用一只測力計(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的大小可由測力計(jì)讀出。測力計(jì)的示數(shù)如圖(b)所示，F(xiàn)的大小為N。(2)撤去⑴中的拉力，橡皮筋P端回到A點(diǎn)；現(xiàn)使用兩個(gè)測力計(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，由測力計(jì)的示數(shù)讀出兩個(gè)拉力的大小分別為F1=4.2N和F2=5.6N。(i)用5mm長度的線段表示1N的力，以。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那么畫出它們的合力F合；(ii)F合的大小為N,F合與拉力F的夾角的正切值為。假設(shè)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)，那么該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了力的平行四邊形定那么。解析：⑴由測力計(jì)的讀數(shù)規(guī)那么可知，讀數(shù)為4.0N。(2)(i)利用平行四邊形定那么作圖，如下圖。③只用一個(gè)彈簧測力計(jì)，通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)仍拉到位置O,記錄測力計(jì)的示數(shù)F3,___；④按照力的圖示要求，作出拉力F1、F2、F3；⑤根據(jù)力的平行四邊形定那么作出F1和F2的合力F；⑥比擬 的一致程度，假設(shè)有較大差異，對其原因進(jìn)行分析，并作出相應(yīng)的改良后再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。答案：③沿此時(shí)細(xì)繩(套)的方向用鉛筆描出幾個(gè)點(diǎn)，用刻度尺把這些點(diǎn)連成直線⑥F與F3考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理及誤差分析例2、(2022?全國卷山)某探究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定那么〃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(a)所示。將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(diǎn)(位于圖示局部之外)，另一端P位于y軸上的A點(diǎn)時(shí)，橡皮筋處于原長。(1)用一只測力計(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的大小可由測力計(jì)讀出。測力計(jì)的示數(shù)如圖(b)所示，F(xiàn)的大小為N。(2)撤去⑴中的拉力，橡皮筋P端回到A點(diǎn)；現(xiàn)使用兩個(gè)測力計(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，由測力計(jì)的示數(shù)讀出