高考物理一輪復(fù)習(xí) 第2章 相互作用 實驗3 驗證力的平行四邊形定則課件.ppt

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實驗三驗證力的平行四邊形定則 誤差分析1 誤差來源除彈簧測力計本身的誤差外 還有讀數(shù)誤差 作圖誤差等 2 減小誤差的方法 1 結(jié)點O 定位O點時要力求準(zhǔn)確 同一次實驗中橡皮條拉長后的O點必須保持不變 2 拉力 用彈簧測力計測拉力時要使拉力沿彈簧測力計軸線方向 應(yīng)盡量使橡皮條 彈簧測力計和細繩套位于與紙面平行的同一平面內(nèi) 兩個分力F1 F2間的夾角 不要太大或太小 3 作圖 在同一次實驗中 選定的比例要相同 嚴(yán)格按力的圖示要求和幾何作圖法作出平行四邊形 求出合力 注意事項操作不忘 三 二 一 用兩個彈簧測力計拉橡皮條時的 三記錄 記錄兩彈簧測力計示數(shù) 兩細繩方向和結(jié)點O的位置 用一個彈簧測力計拉橡皮條時的 二記錄 記錄彈簧測力計示數(shù)和細繩方向 及 一注意 結(jié)點O的位置必須在同一位置 等 熱點一實驗原理及實驗操作 例1 2015 安徽理綜 21 在 驗證力的平行四邊形定則 實驗中 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 兩個細繩套系在橡皮條的另一端 用兩個彈簧測力計分別拉住兩個細繩套 互成角度地施加拉力 使橡皮條伸長 結(jié)點到達紙面上某一位置 如圖1所示 請將以下的實驗操作和處理補充完整 圖1 用鉛筆描下結(jié)點位置 記為O 記錄兩個彈簧測力計的示數(shù)F1和F2 沿每條細繩 套 的方向用鉛筆分別描出幾個點 用刻度尺把相應(yīng)的點連成線 只用一個彈簧測力計 通過細繩套把橡皮條的結(jié)點仍拉到位置O 記錄測力計的示數(shù)F3 按照力的圖示要求 作出拉力F1 F2 F3 根據(jù)力的平行四邊形定則作出F1和F2的合力F 比較 的一致程度 若有較大差異 對其原因進行分析 并作出相應(yīng)的改進后再次進行實驗 解析步驟 中應(yīng)記錄此時拉力的大小和方向 結(jié)合步驟 的操作 中橫線應(yīng)填寫 沿此時細繩 套 的方向用鉛筆描出幾個點 用刻度尺把這些點連成直線 步驟 要驗證平行四邊形定則 需要比較F與F3的大小 方向是否一致 故 中橫線應(yīng)填寫 F和F3答案 沿此時細繩 套 的方向用鉛筆描出幾個點 用刻度尺把這些點連成直線 F和F3 變式訓(xùn)練 1 某實驗小組的同學(xué)在驗證力的平行四邊形定則時 操作過程如下 將一張白紙固定在水平放置的木板上 橡皮筋的一端固定在A點 另一端拴上兩個細繩套 用兩個彈簧測力計互成角度地拉兩個細繩套 使細繩套和橡皮筋的結(jié)點位于圖2中的O點 圖2 在白紙上記錄O點的位置和兩細繩套的方向 同時讀出兩彈簧測力計的讀數(shù)F1和F2 選取合適的標(biāo)度在白紙上作出F1和F2的圖示 由平行四邊形定則作出F1和F2的合力F 用一個彈簧測力計拉細繩套 使細繩套和橡皮筋的結(jié)點仍到達O點 在白紙上記錄細繩套的方向 同時讀出彈簧測力計的讀數(shù)F 按以上選取的標(biāo)度在白紙上作出F 的圖示 比較F和F 的大小和方向 改變兩細繩套的方向和彈簧測力計的拉力的大小 重復(fù)以上操作 得出實驗結(jié)論 1 對本實驗的下列敘述中正確的是 A 兩次拉伸橡皮筋應(yīng)將橡皮筋沿相同方向拉到相同長度B 兩細繩套必須等長C 每次都應(yīng)將彈簧測力計拉伸到相同刻度D 拉橡皮筋的細繩套要長一些 標(biāo)記同一細繩套方向的兩點要遠一些 2 某次操作時兩彈簧測力計的指針指在圖2中所示的位置 則兩彈簧測力計的讀數(shù)分別為FB N FC N 3 如果本實驗所用彈簧測力計的量程均為5N 其中圖3甲中F1 3 00N F2 3 80N 且兩力互相垂直 圖乙中F1 F2 4 00N 且兩力的夾角為30 圖丙中F1 F2 4 00N 且兩力的夾角為120 其中明顯不符合操作的是圖 圖3 解析 2 由彈簧測力計的讀數(shù)規(guī)則可知FB 3 20N FC 2 60N 3 明顯不符合操作的是圖乙 因為圖中兩個力的合力超過了彈簧測力計的量程 若用一個彈簧測力計拉時拉不到O點 答案 1 AD 2 3 202 60 3 乙 特別提醒操作關(guān)鍵注意三點 1 每次拉伸結(jié)果位置O必須保持不變 2 記下每次各力的大小和方向 3 畫力的圖示時應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)度 熱點二數(shù)據(jù)處理及誤差分析 例2 2015 山東理綜 21 某同學(xué)通過下述實驗驗證力的平行四邊形定則 實驗步驟 將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上 使其軸線沿豎直方向 如圖4所示 將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上 另一端用圓珠筆尖豎直向下拉 直到彈簧秤示數(shù)為某一設(shè)定值時 將橡皮筋兩端的位置標(biāo)記為O1 O2 記錄彈簧秤的示數(shù)F 測量并記錄O1 O2間的距離 即橡皮筋的長度l 每次將彈簧秤示數(shù)改變0 50N 測出所對應(yīng)的l 部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示 圖4 找出 中F 2 50N時橡皮筋兩端的位置 重新標(biāo)記為O O 橡皮筋的拉力記為FOO 在秤鉤上涂抹少許潤滑油 將橡皮筋搭在秤鉤上 如圖5所示 用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時拉橡皮筋的兩端 使秤鉤的下端達到O點 將兩筆尖的位置標(biāo)記為A B 橡皮筋OA段的拉力記為FOA OB段的拉力記為FOB 圖5 完成下列作圖和填空 1 利用表中數(shù)據(jù)在給出的坐標(biāo)紙 圖6 上畫出F l圖線 根據(jù)圖線求得l0 cm 圖6 2 測得OA 6 00cm OB 7 60cm 則FOA的大小為 N 3 根據(jù)給出的標(biāo)度 在圖7中作出FOA和FOB的合力F 的圖示 圖7 4 通過比較F 與 的大小和方向 即可得出實驗結(jié)論 解析 1 做出F l圖象 如圖甲所示 求得直線的截距即為l0 可得l0 10 0cm 3 FOB FOA 1 80N 兩力的合力F 如圖乙所示 4 通過比較F 和FOO 的大小和方向 可得出實驗結(jié)論 答案 1 如圖甲所示10 0 9 8 9 9 10 1均正確 2 1 80 1 70 1 90均正確 3 如圖乙所示 4 FOO 變式訓(xùn)練 2 用圖8甲所示的裝置做 驗證力的平行四邊形定則 實驗 1 某同學(xué)的實驗操作如下 請完成相關(guān)內(nèi)容 圖8 在桌面上放一方木板 在方木板上鋪一張白紙 用圖釘把白紙釘在方木板上 用圖釘把橡皮條一端固定在A點 另一端系上兩根細繩 細繩的另一端系有繩套 用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套 互成角度地拉橡皮條 橡皮條伸長 使結(jié)點到達某一位置O 記下O點的位置 讀出兩個彈簧測力計的示數(shù) 并 按選好的標(biāo)度 用鉛筆和刻度尺作出兩個彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示 并用平行四邊形定則求出合力F 只用一個彈簧測力計 通過細繩套把橡皮條的結(jié)點拉到同樣的位置O 記下細繩的方向 按同一標(biāo)度作出這個力F 的圖示 2 某次實驗中彈簧測力計的示數(shù)如圖乙所示 則兩彈簧測力計的拉力的大小分別為 N N 3 某同學(xué)完成驗證力的平行四邊形定則實驗操作后得到的數(shù)據(jù)如圖丙 請選好標(biāo)度在方框中作圖完成該同學(xué)未完成的實驗處理 結(jié)論 4 若兩個彈簧測力計的讀數(shù)分別為3 00N 4 00N 且兩彈簧測力計拉力方向的夾角為銳角 則 選填 能 或 不能 用一個量程為5N的彈簧測力計測出它們的合力 理由是 解析 1 用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套 互成角度地拉橡皮條 橡皮條伸長 使結(jié)點到達某一位置O 此時需要用鉛筆記下O點的位置和兩條細繩的方向 讀出兩個彈簧測力計的示數(shù) 只用一個彈簧測力計 通過細繩把橡皮條的結(jié)點拉到同樣的位置O 此時需要讀出彈簧測力計的示數(shù) 并記下細繩的方向 2 兩個彈簧測力計的讀數(shù)分別為2 50N和4 00N 3 如圖所示 根據(jù)所作的圖象可得到的結(jié)論是 在誤差允許范圍內(nèi) 合力與分力是等效替代的關(guān)系 且互成角度的兩個力合成時遵循平行四邊形定則 4 不能 因為3 00N和4 00N兩個力的合力會大于5N 超過彈簧測力計的量程 答案 1 記下兩條細繩的方向 讀出彈簧測力計的示數(shù) 2 2 50 4 00 3 如圖所示 在誤差允許范圍內(nèi) 合力與分力是等效替代的關(guān)系 且互成角度的兩個力合成時遵循平行四邊形定則 4 不能超過彈簧測力計的量程 熱點三實驗的改進與創(chuàng)新以本實驗為背景 以實驗中操作的注意事項 誤差來源設(shè)置條件 或通過改變實驗條件 實驗儀器設(shè)置題目 1 考查對實驗原理的理解 實驗方法的遷移2 實驗器材的改進 1 橡皮筋彈簧測力計 2 鉤碼彈簧測力計 例3 某同學(xué)找到一條遵循胡克定律的橡皮筋來驗證力的平行四邊形定則 設(shè)計了如下實驗 圖9 1 將橡皮筋的兩端分別與兩條細線相連 測出橡皮筋的原長 2 將橡皮筋一端用細線固定在豎直板上的M點 在橡皮筋的中點O再用細線系一重物 重物自然下垂 如圖9甲所示 3 將橡皮筋另一端用細線固定在豎直板上的N點 如圖乙所示 為完成實驗 下述操作中必需的是 填正確答案標(biāo)號 A 橡皮筋兩端連接的細線長度必須相同B 要測量圖甲中橡皮筋Oa和圖乙中橡皮筋Oa Ob的長度C M N兩點必須在同一高度處D 要記錄圖甲中O點的位置及過O點的豎直方向E 要記錄圖乙中結(jié)點O的位置 過結(jié)點O的豎直方向及橡皮筋Oa Ob的方向 解析由于橡皮筋的彈力大小與形變量成正比 故可以用橡皮筋的形變量等效替代彈力大小來作平行四邊形進行實驗驗證 與連接橡皮筋的細線長度無關(guān) 故本題需要測量橡皮筋的原長以及被重物拉伸后的長度 選項A錯誤 B正確 題圖甲 乙中重物最終受力平衡 驗證的依據(jù)為共點力的平衡 物體的平衡與否與M N兩點是否在同一高度無關(guān) 選項C錯誤 題圖甲中的O點位置并不需要記錄 受力平衡時橡皮筋的拉力一定在豎直方向 需要記錄的是橡皮筋被拉伸后的長度及橡皮筋的原長 選項D錯誤 對題圖乙需要作出MO與NO的合力大小和方向與實際合力進行對比 故需要記錄過結(jié)點O的豎直方向及橡皮筋Oa Ob的方向 選項E正確 答案BE 變式訓(xùn)練 3 有同學(xué)利用如圖10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(jié)點O 每個鉤碼的重量相等 當(dāng)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F1 F2和F3 回答下列問題 圖10 1 改變鉤碼個數(shù) 實驗?zāi)芡瓿傻氖?填正確答案標(biāo)號 A 鉤碼的個數(shù)N1 N2 2 N3 4B 鉤碼的個數(shù)N1 N3 3 N2 4C 鉤碼的個數(shù)N1 N2 N3 4D 鉤碼的個數(shù)N1 3 N2 4 N3 5 2 在拆下鉤碼和繩子前 最重要的一個步驟是 填正確答案標(biāo)號 A 標(biāo)記結(jié)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 你認為下圖中 是正確的 填 甲 或 乙 解析 1 實驗中的分力與合力的關(guān)系必須滿足 F1 F2 F3 F1 F2 因此B C D選項是可以的 3 實驗中F3是豎直向下的 答案 1 BCD 2 A 3 甲 1 在豎直平面內(nèi) 將小圓環(huán)掛在橡皮條的下端 橡皮條的長度為GE 用兩個彈簧測力計拉動小圓環(huán)到O點 小圓環(huán)受到作用力F1 F2和橡皮條的拉力F0 如圖11所示 圖11 1 此時要記錄下拉力F1 F2的大小 并在白紙上作出 以及O點的位置 2 實驗中 不必要的是 A 選用輕質(zhì)小圓環(huán)B 彈簧測力計在使用前應(yīng)校零C 撤去F1 F2 改用一個力拉小圓環(huán) 仍使它處于O點D 用兩個彈簧測力計拉動小圓環(huán)時 要保持兩彈簧測力計相互垂直 3 圖12中F 是用一個彈簧測力計拉小圓環(huán)時 在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖示 F與F 中 方向一定沿GO方向的是 圖12 解析 1 力是矢量 既有大小 又有方向 因此除了需要記錄拉力F1 F2的大小 還要記錄這兩個力的方向 2 本實驗的目的是探究求合力的方法 因此應(yīng)是任意情況下的兩個力與合力的關(guān)系 故選項D錯誤 選用輕質(zhì)小圓環(huán)是為了減小水平方向偏移的誤差 合力與分力之間是等效替代的關(guān)系 撤去F1 F2 改用一個力拉小圓環(huán) 仍使它處于O點 以確保等效 彈簧測力計在使用前校零 是為了使讀數(shù)準(zhǔn)確 故選項A B C是必要的 3 當(dāng)用一個彈簧測力計拉小圓環(huán)時 因圓環(huán)為輕質(zhì)小圓環(huán) 故彈簧測力計的拉力與橡皮條的拉力平衡 其方向一定與橡皮條的拉力方向相反 即一定沿GO方向的是F 答案 1 兩個力的方向 2 D 3 F 2 某同學(xué)在做 驗證互成角度的兩個力合成的平行四邊形定則 實驗 試完成下列問題 1 主要的兩個實驗步驟如下 把橡皮條的一端用圖釘固定于P點 同時用兩個彈簧測力計將橡皮條的另一端拉到位置O 這時兩彈簧測力計的示數(shù)如圖13甲所示 則兩彈簧測力計的讀數(shù)分別為FA N FB N 甲 假如橡皮條的自由端僅用一個彈簧測力計拉著 也把它拉到O點位置 彈簧測力計的示數(shù)如圖乙所示 則FC N 圖13 2 用4mm表示1N 在圖丙中作出力FA FB和FC的圖示 根據(jù)平行四邊形定則在圖丙中作出FA和FB的合力F F的大小為 N 3 實驗的結(jié)果能否驗證平行四邊形定則 選填 能 或 不能 解析 1 題中所用彈簧測力計的分度值為0 1N 因此讀數(shù)時應(yīng)保留兩位小數(shù) 2 根據(jù)平行四邊形定則作出FA和FB的合力F 如圖所示 由圖示可求得合力 F 6 08N 3 在誤差允許范圍內(nèi) 由平行四邊形定則作出的FA和FB的合力與FC相等 這說明能驗證平行四邊形定則 答案 1 3 404 00 6 00 2 如圖所示6 08 3 能