驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新-2019年文檔

1、驗(yàn)證力的平行四邊形定那么實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新一個(gè)力F'的作用效果和兩個(gè)力 F1、F2的共同作用效果 時(shí)都是讓同一條一端固定的橡皮筋伸長(zhǎng)到同一點(diǎn),那么力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 邊形定那么作出力F1和F2的合力F的圖示,比擬F和F'的大小 和方向是否相同,假設(shè)相同,那么說明互成角度兩個(gè)力合成時(shí)遵循平 行四邊形定那么.現(xiàn)在來分析儀下該實(shí)驗(yàn)的高考考查要點(diǎn)和創(chuàng)新設(shè) 計(jì)：一、實(shí)驗(yàn)器材的考查【例1】在“驗(yàn)證力的平行四邊形定那么的實(shí)驗(yàn)中,在水平 放置的木板上固定一張白紙, 把橡皮筋的一端固定在 O點(diǎn),另一 端A拴兩條細(xì)繩套,如圖1所示.那么該實(shí)驗(yàn)

2、所用的測(cè)量器材還有.解析：實(shí)驗(yàn)中每次試驗(yàn)所受的拉力要用彈簧秤來測(cè)量, 實(shí)驗(yàn) 后在做力的平行四邊形時(shí)還需要利用刻度尺, 因此還需要的測(cè)量 器材有：彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺.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那么的實(shí)驗(yàn),主 要步驟如下：A.在桌面上放一塊方木板,在方木板上鋪一張白紙,用圖 釘把白紙釘在方木板上；B.用圖釘把橡皮筋的一端固定在板上的A點(diǎn),在橡皮筋的 另一端拴上兩條細(xì)繩,細(xì)繩的另一端系著繩套;C.用兩把彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住繩套, 互成角度地拉橡皮筋, 使橡皮筋伸長(zhǎng),使橡皮筋和細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置 O.記下O 點(diǎn)的位置,讀出兩把彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)；D.按選好的標(biāo)度,用鉛筆和

3、刻度尺作出兩把彈簧測(cè)力計(jì)的 拉力F1和F2的圖示,并按平行四邊形定那么作出合力F;E.只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì),通過繩套拉橡皮筋使其伸長(zhǎng),讀 出彈簧測(cè)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.比擬力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)有重要遺漏內(nèi)容的步驟的序號(hào)是和；(2)遺漏的內(nèi)容分別是和.解析：用兩把彈簧測(cè)力計(jì)將結(jié)點(diǎn)拉至 O點(diǎn)時(shí),除讀出兩彈簧 測(cè)力計(jì)的示數(shù)外,還應(yīng)記下兩拉力的方向,當(dāng)只用一個(gè)彈簧測(cè)力 計(jì)拉橡皮筋時(shí),必須將結(jié)點(diǎn)也拉至O點(diǎn),這樣才能產(chǎn)生等效的效 果.(1)有重要遺漏內(nèi)容的步驟的序號(hào)是：C和E.(2)遺漏的內(nèi)容分別是

4、：描下兩力的方向和結(jié)點(diǎn)拉至O點(diǎn).三、實(shí)驗(yàn)的讀數(shù)【例3】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5N的彈簧測(cè)力計(jì).沿著兩個(gè)不同的方向拉彈簧測(cè)力計(jì).當(dāng)橡皮筋的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí),兩根細(xì)繩相互垂直,如圖2所7K .完成以下問題：(1)由圖可讀得兩個(gè)相互垂直的拉力大小分別為N和N.(2)假設(shè)兩把彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)均為 4 N,且兩彈簧測(cè)力計(jì) 拉力的方向相互垂直,那么(選填“能或“不能)用這把量程為 5N的彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量出它們的合力,理由是 .解析：(1)兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)分別為 4.00 N和2.50 N ,(2)假設(shè)兩把彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)均為 4 N,且兩彈簧測(cè)力計(jì) 拉力

5、的方向相互垂直,那么其合力為 4 N>5 N,故不能用一個(gè)量程 為5 N的彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量出它們的合力.四、實(shí)驗(yàn)作圖【例4】某同學(xué)在做“互成角度的兩個(gè)力的合成的實(shí)驗(yàn)時(shí),利用坐標(biāo)紙記下了橡皮筋的結(jié)點(diǎn)位置O點(diǎn)以及兩只彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小,如圖實(shí)3所示.試分析以下問題：(1)試在圖3中作出F1和F2的合力圖示,并用F表示此 力.(2)圖4所示是甲和乙兩位同學(xué)在做以上實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的結(jié)果,其中哪一個(gè)比擬符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)？(力F'是用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)的圖示)答：.(3)在以上比擬符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的一位同學(xué)中,造成誤差的主要原因是：至少寫出兩種情況答：.解析：1如圖5所示.2由于誤差用平行四邊形定那么求

6、出的合力與橡皮筋拉力 的方向有偏差,但用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉結(jié)點(diǎn)的拉力與橡皮筋拉力 一定在同一直線上,故甲符合實(shí)驗(yàn)事實(shí).3F1的方向比真實(shí)方向偏左；F2的大小比真實(shí)值偏 小且方向比真實(shí)方向偏左；作圖時(shí)兩虛線沒有分別與 F1線和 F2線平行.五、實(shí)驗(yàn)誤差的分析【例5】在“驗(yàn)證力的平行四邊形定那么的實(shí)驗(yàn)中,以下哪 些方法可減小實(shí)驗(yàn)誤差A(yù).兩個(gè)分力F1、F2間的夾角要適當(dāng)大些B. 兩分力F1、F2應(yīng)盡可能大C.拉橡皮條的細(xì)繩要稍長(zhǎng)一些D.實(shí)驗(yàn)中結(jié)點(diǎn)必須拉到同一位置解析：如果兩個(gè)分力F1、F2的大小適當(dāng),那么兩個(gè)分力測(cè)量 的相對(duì)誤差就會(huì)小一些,結(jié)果就會(huì)準(zhǔn)確一些,但不是越大越好； 拉橡皮條的細(xì)繩稍長(zhǎng)一些,那

7、么畫出的力的方向就準(zhǔn)確些；實(shí)驗(yàn)中, 為保證效果相同,必須使結(jié)點(diǎn)到達(dá)同一位置,應(yīng)選項(xiàng) A C、D正 確.六、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新【例6】在“驗(yàn)證力的平行四邊形定那么實(shí)驗(yàn)中,除了供應(yīng)其他各個(gè)必要的器材外,只給了一把彈簧秤.問能否做好本實(shí)驗(yàn)？ 如能,請(qǐng)簡(jiǎn)要說明如何操作？解析：可以.方法是：在固定好白紙和橡皮筋以后,用彈簧秤拉一條細(xì)繩、用手拉另一條細(xì)繩(兩繩間有一不為零的夾角), 把細(xì)繩和橡皮筋的結(jié)點(diǎn)拉至某一位置O.記下位置Q兩條細(xì)繩的方向、彈簧秤的示數(shù) F1,然后用彈簧秤拉另一條細(xì)繩,用手 拉前一次彈簧秤拉的那條細(xì)繩,使結(jié)點(diǎn)仍然到達(dá)位置O.同時(shí)使兩細(xì)繩和前一次拉動(dòng)時(shí)畫下的兩條直線重合,記下此時(shí)彈簧秤的示數(shù)F2.

8、以F1、F2為鄰邊作平行四邊形,求出合力的理論值F.上 述操作完成的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,相當(dāng)于用兩把彈簧秤同時(shí)拉動(dòng)橡皮筋所 完成的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,其他實(shí)驗(yàn)步驟和有兩把彈簧情況下的實(shí)驗(yàn)完全 相同.【例7】請(qǐng)不用彈簧秤,只用三條相同的橡皮筋、四個(gè)圖釘、 一把直尺和一支鉛筆、三張白紙、平木板來驗(yàn)證平行四邊形法那么.解析：步驟和方法如下：(1)將三條橡皮筋的一端都拴在一個(gè)圖釘 O上,將這三條橡 皮筋的另一端分別再拴一個(gè)圖釘 A、B、C,注意此時(shí)四個(gè)圖釘均 未固定在板上.(2)用直尺測(cè)出橡皮筋的自由長(zhǎng)度L0,注意從圖釘腳之間測(cè)起.(3)將拴有橡皮筋的圖釘 A B適當(dāng)張開釘在木板上,拉第 三根橡皮筋C,即使三條橡皮筋互成

9、角度拉伸,待節(jié)點(diǎn)處的圖釘 O靜止時(shí),釘下C圖釘,并記錄圖釘 O的位置注意此時(shí)O圖釘 不能釘記錄圖釘A、B、C的位置.此時(shí)圖釘有孔,不需鉛筆4測(cè)出這三條橡皮筋的長(zhǎng)度 L1、L2、L3,分別算出它們 的伸長(zhǎng)量 X1=L1-L0, X2=L2-L0, X3=L3-L0.5將XI、X2、X3按一定比例圖示出來,以XI、X2為鄰邊 作平行四邊形,求出其對(duì)角線OC .比擬OC與OC的長(zhǎng)度即X3 的長(zhǎng)度,如果相等,且在一條直線上,那么到達(dá)目的.假設(shè)OC與OC 有一微小夾角e ,那么有誤差如圖6所示.本實(shí)驗(yàn)是根據(jù)圖釘 O受到三個(gè)平面共點(diǎn)力而靜止、 任意兩個(gè) 力的合力與第三個(gè)力大小相等方向相反的原理來完成的.【

10、例8】小明同學(xué)在學(xué)完力的合成與分解后,想在家里做實(shí) 驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定那么.他從學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室里借來兩只彈簧 測(cè)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(cè)力計(jì)的下端懸掛一裝滿水的水杯,記下靜止時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù) F.C.將一根大約30 cm長(zhǎng)的細(xì)線從杯帶中穿過,再將細(xì)線兩 端拴在兩只彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤上.在靠近白紙?zhí)幱檬謱?duì)稱地拉開細(xì)線,使兩只彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)相等,在白紙上記下,如圖 7甲所示.D.在白紙上按一定標(biāo)度作出兩把彈簧測(cè)力計(jì)的彈力的 圖示,如圖7 (乙)所示,根據(jù)力的平行四邊形定那么可求出這兩個(gè) 力的合力F .(1)在步驟C中,完成所缺的

11、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的 讀數(shù)為N.(2)在步驟D中,合力F' =N.(3)假設(shè),就可以驗(yàn)證力的平行四邊形定那么.解析：(1)此時(shí)需要記錄的內(nèi)容是：記下細(xì)線的方向和彈 簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)；彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為F=3.00N;(2)根據(jù)圖7 (乙)做出F1、F2的合力,如圖8所示,由 圖可得：F =5.2N;(3)在本實(shí)驗(yàn)中如果力F'的作用效果和兩個(gè)力 F1、F2的 作用效果相同,那么應(yīng)滿足“ F近似在豎直方向,且數(shù)值與 F近 似相等就可以驗(yàn)證力的平行四邊形定那么 .答案：F'近似在豎直方向,且數(shù)值與 F近似相等.【例91某同學(xué)在家中嘗試驗(yàn)證平行四邊形定那么,他找到三 條相同

12、的橡皮筋(遵循胡克定律)和假設(shè)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,該 兩條橡皮筋另一端與第三條橡皮筋連接,結(jié)點(diǎn)為 Q將第三條橡 皮筋的另一端通過細(xì)繩掛一重物. 如圖9所示,請(qǐng)完成以下兩小 題：(1)為完成該實(shí)驗(yàn),下述操作中必需的是.a.測(cè)量細(xì)繩的長(zhǎng)度b.測(cè)量橡皮筋的原長(zhǎng)c.測(cè)量懸掛重物后橡皮筋的長(zhǎng)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.解析：(1)結(jié)點(diǎn)O受三個(gè)力的作用,其中兩個(gè)力的合力與 第三個(gè)力等大反向,故先測(cè)出各力的大小和方向, 然后作出

13、各力 的圖示,以兩邊為鄰邊做平行四邊形, 如果在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)平 行四邊形的對(duì)角線與第三個(gè)力等大反向,即可驗(yàn)證.為測(cè)量各力的大小故需要記錄橡皮筋原長(zhǎng)、 懸掛重物后的長(zhǎng)度以及記錄懸掛 重物后O點(diǎn)位置.應(yīng)選項(xiàng)bcd正確.(2)可采用的方法是：可以通過改變小重物來改變各力的 大小.答案：(1) bcd (2)更換不同的小重物【例10】某同學(xué)利用如圖10的裝置來驗(yàn)證力的平行四邊形 定那么：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) Q每個(gè)鉤碼的重量相等,當(dāng)系統(tǒng)到達(dá)平衡時(shí), 根據(jù)鉤碼個(gè)數(shù)讀出三根繩子的拉力TOA TO¥口 TOC(圖中虛線表示未畫出的鉤碼),答復(fù)以下問題：

14、(1)改變鉤碼個(gè)數(shù),實(shí)驗(yàn)?zāi)芡瓿傻氖?)A. 鉤碼的個(gè)數(shù) N1 = N2=2, N3= 4B. 鉤碼的個(gè)數(shù)N1=N3=3 N2= 4C. 鉤碼的個(gè)數(shù)N1=N2=N3= 4D.鉤碼的個(gè)數(shù) N1=3, N2= 4, N3= 5(2)在拆下鉤碼和繩子前,必需的一個(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(zhǎng)度C.用量角器量出三根繩子之間的夾角D.用天平測(cè)出鉤碼的質(zhì)量(3)在作圖時(shí),你認(rèn)為圖11中圖 更符合實(shí)際.(填“甲 或“乙)(4)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.限制變量法D.建立物理模型法解析：(1)根據(jù)力的平行四邊形定那么可知繩子的拉力TOAT