高考物理一輪復習 實驗3 驗證力的平行四邊形定則課件.ppt

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,必考部分,第二章 相互作用,,實驗三 驗證力的平行四邊形定則,網(wǎng)控基礎點 讀讀有底氣,重視實驗操作 提高實驗技巧,一、實驗步驟 (1)用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上． (2)用圖釘把橡皮條的一端固定在A點，橡皮條的另一端拴上兩個細繩套．,,(3)用兩只彈簧測力計分別鉤住細繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條與繩的結點伸長到某一位置O，如圖所示，記錄兩彈簧測力計的讀數(shù)F1、F2，用鉛筆描下O點的位置及此時兩細繩的方向． (4)只用一只彈簧測力計通過細繩套把橡皮條的結點拉到同樣的位置O，記下彈簧測力計的讀數(shù)F′和細繩套的方向． (5)改變兩彈簧測力計拉力的大小和方向，再重做兩次實驗．,二、數(shù)據(jù)處理 (1)用鉛筆和刻度尺從結點O沿兩條細繩方向畫直線，按選定的標度作出這兩只彈簧測力計的拉力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點畫平行四邊形的對角線，此對角線即為合力F的圖示． (2)用刻度尺從O點按同樣的標度沿記錄的方向作出實驗步驟(4)中彈簧測力計的拉力F′的圖示． (3)比較F與F′是否完全重合或幾乎完全重合，從而驗證平行四邊形定則．,三、注意事項 (1)使用彈簧測力計前，要先觀察指針是否指在零刻度處， 若指針不在零刻度處，要設法調(diào)整指針，使之指在零刻度處．再將兩只彈簧測力計的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉，如果兩個示數(shù)相同方可使用． (2)實驗中的兩個細繩套不要太短． (3)在同一次實驗中，使橡皮條拉長時結點的位置一定要相同． (4)用兩只彈簧測力計鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時，夾角不宜太大也不宜太小，在60°～100°之間為宜．,(5)在用力拉彈簧測力計時，拉力應沿彈簧測力計的軸線方向．彈簧測力計中彈簧軸線、橡皮條、細繩套應該位于與紙面平行的同一平面內(nèi)．要防止彈簧測力計卡殼，防止彈簧測力計或橡皮條與紙面有摩擦． (6)在同一實驗中，畫力的圖示選定的標度要相同，并且要恰當選定標度，使力的圖示稍大一些．,四、誤差分析 1．讀數(shù)誤差 彈簧測力計數(shù)據(jù)在允許的情況下，盡量大一些，讀數(shù)時眼睛一定要正視，要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄． 2．作圖誤差 (1)結點O的位置和兩只彈簧測力計的方向畫得不準確，造成作圖誤差． (2)作圖比例不恰當、對邊不平行等造成作圖誤差．,研細核心點 練透實驗題,[調(diào)研1] 在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中，某同學的實驗情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細繩的結點，OB和OC為細繩套． (1)圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結果畫出的力的圖示，下列說法中正確的是( ),[考點一] 實驗原理與操作,[試題調(diào)研],,A．圖乙中的F是力F1和F2合力的理論值，F(xiàn)′是力F1和F2合力的實驗測量值 B．圖乙中的F′是力F1和F2合力的理論值，F(xiàn)是力F1和F2合力的實驗測量值 C．在實驗中，如果將細繩也換成橡皮條，那么對實驗結果沒有影響 D．在實驗中，如果將細繩也換成橡皮條，那么對實驗結果有影響 (2)本實驗采用的科學方法是( ) A．理想實驗法 B．等效替代法 C．控制變量法 D．建立物理模型法,(3)在做本實驗時，以下操作中錯誤的是( ) A．同一次實驗過程中，O點位置允許變動 B．實驗中，彈簧秤必須與木板平行，讀數(shù)時視線要正對彈簧秤刻度 C．實驗中，先將其中一個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 D．實驗中，把橡皮條的另一端拉到O點時，兩彈簧秤之間夾角應取90°，以便于算出合力的大小,[解析] (1)理論值是利用平行四邊形定則畫出的合力，實驗值是利用一個彈簧秤時的拉力的值．在本實驗中，細繩和橡皮條效果相同，不會對實驗結果產(chǎn)生影響． (2)本實驗采用的是等效替代的方法，利用一個力的作用效果替代兩個力的作用效果，從而建立合力和分力的關系． (3)在同一次實驗中O點的位置是不允許動的，否則會引起誤差．做本實驗的時候兩個彈簧秤要平行于木板且同時拉動，而且兩個彈簧秤之間的夾角沒有一定的要求． [答案] (1)BC (2)B (3)ACD,1．本實驗的關鍵是理解實驗原理．由于要保證兩次操作拉力的效果相同，所以在同一次實驗中，結點O的位置不能改變． 2．由于要用力的圖示作圖，所以除了記錄結點O的位置之外，還需要記錄F1、F2的大小、方向以及F的大小和方向． 3．在坐標紙上作圖時，需根據(jù)坐標紙大小，合理的確定標度，盡量減小由作圖及測量帶來的誤差．,名師歸納點題破疑,1－1.某同學在家中嘗試“驗證平行四邊形定則”，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、細繩、白紙、釘子，設計了如下實驗：將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個釘子A、B上，另一端與第三條橡皮筋連接，結點為O，將第三條橡皮筋的另一端通過細繩掛一重物，如圖所示．,[類題練熟],,(1)為完成該實驗，下述操作中必需的是________． a．測量細繩的長度 b．測量橡皮筋的原長 c．測量懸掛重物后橡皮筋的長度 d．記錄懸掛重物后結點O的位置 (2)釘子位置固定，欲利用現(xiàn)有器材，改變條件再次驗證，可采用的方法是_____________________________________．,答案：(1)bcd (2)更換不同的小重物,解析：(1)運用等效思想來驗證平行四邊形定則，即要驗證以兩力為鄰邊作平行四邊形，其對角線是否和合力相符．本小題中結點受三個力，其中兩個力的合力與第三個力等大反向，故先測出各力的大小和方向，然后作出各力的圖示，以兩邊為鄰邊作平行四邊形，如果在實驗誤差范圍內(nèi)平行四邊形的對角線與第三個力等大反向，即可驗證．為測量各力的大小，需要記錄橡皮筋原長、懸掛重物后的長度以及記錄懸掛重物后O點的位置．故應選b、c、d. (2)可以通過改變小重物來改變各力的大?。?[調(diào)研2] (2015·常州模擬)李明同學在做“互成角度的兩個力的合成”實驗時，利用坐標紙記下了橡皮筋的結點位置O點以及兩只彈簧測力計拉力的大小，如圖所示．,[考點二] 數(shù)據(jù)處理與誤差分析,[試題調(diào)研],,(1)試在圖中作出無實驗誤差情況下F1和F2的合力圖示，并用F表示此力． (2)有關此實驗，下列敘述正確的是________． A．兩彈簧測力計的拉力可以同時比橡皮筋的拉力大 B．橡皮筋的拉力是合力，而彈簧測力計的拉力是分力 C．兩次拉橡皮筋時，需將橡皮筋結點拉到同一位置O，這樣做的目的是保證兩次彈簧測力計拉力的效果相同 D.若只增大某一只彈簧測力計的拉力大小而要保證橡皮筋結點位置不變，只需調(diào)整另一只彈簧測力計拉力的大小即可,(3)如圖所示是李明和張華兩位同學在做以上實驗時得到的結果，其中比較符合實驗事實的是________．(力F′是用一只彈簧測力計拉時的圖示) (4)在以上實驗結果比較符合實驗事實的一位同學中，造成誤差的主要原因是(至少寫出兩種情況)_______________________.,,[解析] (1)用平行四邊形定則作圖，即以F1、F2為兩鄰邊作平行四邊形，對角線OF就表示合力F，如答案圖(標上箭頭表明方向)． (2)兩分力可以同時大于合力，故A正確；結點受三個力作用處于平衡狀態(tài)，其中兩彈簧測力計的拉力的合力與第三個力——橡皮筋的拉力等大反向，是一對平衡力，而橡皮筋的拉力不是合力，故B錯；只有保證結點在同一位置才能說明作用效果相同，故C正確；若兩個分力的大小變化而方向都不變，則合力必定變化，故D錯． (3)作圖法得到的F必為平行四邊形的對角線，單個彈簧測力計的拉力F′一定與橡皮筋共線，故張華的實驗比較符合實驗事實． (4)F2的大小比真實值偏小且方向比真實方向偏左；作圖時兩虛線分別與F1線和F2線不嚴格平行．(其他合理原因均正確),2－1.(2015·武漢模擬)在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中 (1)部分實驗步驟如下，請完成有關內(nèi)容： A．將一根橡皮筋的一端固定在貼有白紙的豎直平整木板上，另一端綁上兩根細線． B．在其中一根細線上掛上5個質(zhì)量相等的鉤碼，使橡皮筋拉伸，如圖甲所示，記錄：________、________、________. C．將步驟B中的鉤碼取下，分別在兩根細線上掛上4個和3個質(zhì)量相等的鉤碼，用兩光滑硬棒B、C使兩細線互成角度，如圖乙所示，小心調(diào)整B、C的位置，使____________，記錄___________．,[類題練熟],,[調(diào)研3] 有同學利用如圖所示的裝置來驗證力的平行四邊形定則：在豎直木板上鋪有白紙，固定兩個光滑的滑輪A和B，將繩子打一個結點O，每個鉤碼的重量相等，當系統(tǒng)達到平衡時，根據(jù)鉤碼個數(shù)讀出三根繩子的拉力TOA、TOB和TOC，回答下列問題： (1)改變鉤碼個數(shù)，實驗能完成的是( ) A．鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝2，N3＝4 B．鉤碼的個數(shù)N1＝N3＝3，N2＝4 C．鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝N3＝4 D．鉤碼的個數(shù)N1＝3，N2＝4，N3＝5,[考點三] 實驗改進與創(chuàng)新,[試題調(diào)研],,(2)在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個步驟是( ) A．標記結點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，你認為圖中________(填“甲”或“乙”)是正確的．,,本實驗創(chuàng)新一般圍繞實驗原理展開． (1)器材創(chuàng)新：本題中沒有使用彈簧秤，也沒有使用橡皮條，而是用三根細繩及鉤碼完成實驗． (2)原理創(chuàng)新：本實驗是應用三力平衡來驗證平行四邊形定則，即任意兩個力的合力和第三個力等大反向．所以需記錄三個力的大小和方向以及O點的位置即可驗證平行四邊形定則． (3)本實驗的優(yōu)點是操作簡單，容易記錄數(shù)據(jù)，缺點是比較結果時不直觀，以及滑輪和繩子間的摩擦帶來誤差．,名師歸納點題破疑,3－1.(2015·合肥質(zhì)檢)某同學嘗試用橡皮筋等器材驗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、細繩、白紙、釘子，設計了如下實驗：將兩條橡皮筋的一端與細繩連接，細繩下掛一重物，兩橡皮筋的另一端也都連有細繩．實驗時，先將兩條橡皮筋的一端的細繩固定在墻上的釘子A上，其中一條橡皮筋任其下垂，如圖甲所示，將另一條橡皮筋的另一端的細繩也固定在墻上的釘子B上，如圖乙所示．,[類題練熟],,(1)為完成實驗，下述操作中必需的是________． a．兩橡皮筋的另一端連接的細繩a、b長度要相同 b．要測量橡皮筋的原長 c．要測量圖甲和圖乙中橡皮筋的長度 d．要記錄圖甲中結點O的位置及過結點O的豎直方向 e．要記錄圖乙中結點O′的位置及過結點O′的豎直方向 (2)對該實驗“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相同即可 b．橡皮筋的材料和粗細相同即可 c．橡皮筋的材料、原長和粗細均要相同,解析：(1)首先應明確該實驗的實驗原理，即用橡皮筋的伸長量來表示彈力的大小，所以實驗中一定要測橡皮筋的長度，而沒必要關心細繩a、b的長度，b和c是需要的，為了確保力的合成的等效性，懸掛重物后結點O的位置必須相同，且是圖乙中的，而不能是圖甲中的，e是必需的．(2)為了能用橡皮筋的伸長量表示彈力大小，滿足F＝kx，應讓k值相同，即橡皮筋的材料、粗細、原長均要相同，c正確．,