2013屆高三物理一輪復(fù)習(xí) 第2章第5講 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系課件 魯科版

1、力、物體的平衡力、物體的平衡5驗(yàn)證力的平行四邊形定則驗(yàn)證力的平行四邊形定則探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系第二章一、驗(yàn)證力的平行四邊形定則一、驗(yàn)證力的平行四邊形定則1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證共點(diǎn)力的合成的平行四邊形定則驗(yàn)證共點(diǎn)力的合成的平行四邊形定則.2.實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理橡皮條結(jié)點(diǎn)受三個(gè)共點(diǎn)力作用時(shí)，拉力橡皮條結(jié)點(diǎn)受三個(gè)共點(diǎn)力作用時(shí)，拉力F1、F2的合力的合力F與橡皮條彈力與橡皮條彈力F3平衡平衡.改用一個(gè)拉力改用一個(gè)拉力F仍將結(jié)點(diǎn)拉到仍將結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn)，則點(diǎn)，則F與與F等效，與等效，與F3平衡，平衡，以以F1、F2為鄰邊作平行四邊形求合力為鄰邊作平行四邊形求合力F，比較，比較F與

2、與F的大小和方向，便可以驗(yàn)證力合成時(shí)的平的大小和方向，便可以驗(yàn)證力合成時(shí)的平行四邊形定則行四邊形定則.3.實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)器材方木板、白紙、鉛筆、彈簧秤兩只、方木板、白紙、鉛筆、彈簧秤兩只、三角板、刻度尺、圖釘、橡皮條、細(xì)繩三角板、刻度尺、圖釘、橡皮條、細(xì)繩套兩個(gè)套兩個(gè).4.實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)(1)用圖釘把白紙固定在水平桌面的用圖釘把白紙固定在水平桌面的方木板上，用圖釘把橡皮條的一端固定方木板上，用圖釘把橡皮條的一端固定在在A點(diǎn)，橡皮條的另一端拴上細(xì)繩套點(diǎn)，橡皮條的另一端拴上細(xì)繩套.(2)用兩只彈簧秤鉤住細(xì)繩套，互成用兩只彈簧秤鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條使結(jié)點(diǎn)到某一位置，應(yīng)角

3、度地拉橡皮條使結(jié)點(diǎn)到某一位置，應(yīng)記錄下結(jié)點(diǎn)記錄下結(jié)點(diǎn)O的位置、兩繩套的方向和的位置、兩繩套的方向和兩彈簧秤的讀數(shù)兩彈簧秤的讀數(shù)F1和和F2.【特別提示【特別提示1】實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)使彈簧秤實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)使彈簧秤與板面平行，拉彈簧秤時(shí)用力不宜太大，與板面平行，拉彈簧秤時(shí)用力不宜太大，避免合力超過(guò)彈簧秤量程避免合力超過(guò)彈簧秤量程(3)用鉛筆和刻度尺從用鉛筆和刻度尺從O點(diǎn)沿兩條細(xì)繩點(diǎn)沿兩條細(xì)繩方向畫直線，按選定的標(biāo)度作出這兩只彈方向畫直線，按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧秤的讀數(shù)簧秤的讀數(shù)F1和和F2的圖示，以的圖示，以F1和和F2的圖的圖示為鄰邊用鉛筆及刻度尺作平行四邊形，示為鄰邊用鉛筆及刻度尺作平行四邊形，兩鄰邊所

4、夾的對(duì)角線即為合力兩鄰邊所夾的對(duì)角線即為合力F的圖示的圖示.(4)用一只彈簧秤鉤住細(xì)繩套，把結(jié)點(diǎn)用一只彈簧秤鉤住細(xì)繩套，把結(jié)點(diǎn)拉到同一位置拉到同一位置O，記下細(xì)繩套的方向和該，記下細(xì)繩套的方向和該彈簧秤讀數(shù)彈簧秤讀數(shù)F.【特別提示【特別提示2】在本實(shí)驗(yàn)中，以橡皮條在本實(shí)驗(yàn)中，以橡皮條的伸長(zhǎng)的伸長(zhǎng)(結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置)來(lái)衡量力的作來(lái)衡量力的作用效果，因此在同一次實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該使兩種用效果，因此在同一次實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該使兩種情況下結(jié)點(diǎn)達(dá)到同一位置情況下結(jié)點(diǎn)達(dá)到同一位置.(5)用鉛筆及刻度尺按選定合適的標(biāo)用鉛筆及刻度尺按選定合適的標(biāo)度畫力度畫力F的圖示，比較的圖示，比較F和和F的大小和的大小和方

5、向方向.(6)改變改變F1和和F2的大小和夾角，重復(fù)的大小和夾角，重復(fù)做兩次實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論做兩次實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論.【特別提示【特別提示3】實(shí)驗(yàn)與探究講究科實(shí)驗(yàn)與探究講究科學(xué)性，結(jié)論應(yīng)該來(lái)源于對(duì)多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果學(xué)性，結(jié)論應(yīng)該來(lái)源于對(duì)多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析的分析.二、探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系二、探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄繌椈傻膹椓εc彈簧實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄繌椈傻膹椓εc彈簧的形變量之間的關(guān)系，掌握利用圖象研的形變量之間的關(guān)系，掌握利用圖象研究物理量之間關(guān)系的科學(xué)方法究物理量之間關(guān)系的科學(xué)方法.2.實(shí)驗(yàn)原理彈簧所受到的拉力與懸實(shí)驗(yàn)原理彈簧所受到的拉力與懸掛的物體重力平衡時(shí)，測(cè)量彈簧伸長(zhǎng)量，掛的物體重力平衡

6、時(shí)，測(cè)量彈簧伸長(zhǎng)量，每個(gè)重物每個(gè)重物(鉤碼鉤碼)質(zhì)量已知，便可以利用質(zhì)量已知，便可以利用圖象研究彈力與形變量之間的關(guān)系圖象研究彈力與形變量之間的關(guān)系.3.實(shí)驗(yàn)器材彈簧、直尺、鉤碼、鐵實(shí)驗(yàn)器材彈簧、直尺、鉤碼、鐵架臺(tái)架臺(tái).4.實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)(1)將彈簧懸吊在鐵架臺(tái)上，讓彈簧將彈簧懸吊在鐵架臺(tái)上，讓彈簧自由下垂，在彈簧沒(méi)有掛鉤碼的情況下自由下垂，在彈簧沒(méi)有掛鉤碼的情況下測(cè)量彈簧原長(zhǎng)測(cè)量彈簧原長(zhǎng)l0；(2)將已知質(zhì)量的鉤碼懸掛在彈簧下將已知質(zhì)量的鉤碼懸掛在彈簧下端，在平衡時(shí)測(cè)量彈簧的總長(zhǎng)，計(jì)算此端，在平衡時(shí)測(cè)量彈簧的總長(zhǎng)，計(jì)算此時(shí)懸掛鉤碼重力及彈簧伸長(zhǎng)量，并填寫時(shí)懸掛鉤碼重力及

7、彈簧伸長(zhǎng)量，并填寫入表格內(nèi)；改變所懸掛鉤碼質(zhì)量，重復(fù)入表格內(nèi)；改變所懸掛鉤碼質(zhì)量，重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次；實(shí)驗(yàn)多次； 【特別提示【特別提示4】所懸掛的鉤碼重力所懸掛的鉤碼重力要適當(dāng)，以免導(dǎo)致彈簧超過(guò)彈性限度要適當(dāng)，以免導(dǎo)致彈簧超過(guò)彈性限度.(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)上以彈簧根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)上以彈簧彈力為縱坐標(biāo)，彈簧伸長(zhǎng)量為橫坐標(biāo)，彈力為縱坐標(biāo)，彈簧伸長(zhǎng)量為橫坐標(biāo)，描點(diǎn)、作出圖線；描點(diǎn)、作出圖線；(4)以彈簧的伸長(zhǎng)量為自變量，根據(jù)以彈簧的伸長(zhǎng)量為自變量，根據(jù)圖線寫出彈簧彈力與伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系圖線寫出彈簧彈力與伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系式式.【特別提示【特別提示5】學(xué)會(huì)運(yùn)用圖象法探學(xué)會(huì)運(yùn)用圖象法探究?jī)蓚€(gè)物理量之間

8、的關(guān)系，將其遷移到究?jī)蓚€(gè)物理量之間的關(guān)系，將其遷移到其他情景中應(yīng)用其他情景中應(yīng)用.“驗(yàn)證力的平行四邊形定則驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)方法的實(shí)驗(yàn)方法 在在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)情況如圖實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)情況如圖2-5-1(甲甲)所示，其中所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，為固定橡皮筋的圖釘，O為為橡皮筋與細(xì)線的結(jié)點(diǎn)，橡皮筋與細(xì)線的結(jié)點(diǎn)，OB和和OC為細(xì)繩為細(xì)繩.圖圖2-5-1(乙乙)是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖圖.下列說(shuō)法正確的是下列說(shuō)法正確的是()圖圖2-5-1A.圖圖(乙乙)中的中的F是是F1和和F2合力的理

9、合力的理論值；論值；F是是F1和和F2合力的實(shí)際測(cè)量值合力的實(shí)際測(cè)量值B.圖圖(乙乙)中的中的F是是F1和和F2合力的理合力的理論值；論值；F是是F1和和F2合力的實(shí)際測(cè)量值合力的實(shí)際測(cè)量值C.在實(shí)驗(yàn)中，如果將細(xì)繩換成彈簧，在實(shí)驗(yàn)中，如果將細(xì)繩換成彈簧，那么對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響那么對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響D.在實(shí)驗(yàn)中，如果將細(xì)繩換成橡皮在實(shí)驗(yàn)中，如果將細(xì)繩換成橡皮筋，那么對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響筋，那么對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響該實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)將以測(cè)該實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)將以測(cè)量的兩個(gè)分力的圖示為鄰邊作平行四邊形，量的兩個(gè)分力的圖示為鄰邊作平行四邊形，其對(duì)角線即為從理論上求解的合力；而用一其對(duì)角線即為從理論上

10、求解的合力；而用一個(gè)力仍將結(jié)點(diǎn)拉到個(gè)力仍將結(jié)點(diǎn)拉到O時(shí)，根據(jù)該力所作出的時(shí)，根據(jù)該力所作出的有向線段為合力的真實(shí)值有向線段為合力的真實(shí)值.至于用細(xì)繩、彈至于用細(xì)繩、彈簧還是用橡皮條，只要將結(jié)點(diǎn)拉至簧還是用橡皮條，只要將結(jié)點(diǎn)拉至O點(diǎn)，就點(diǎn)，就說(shuō)明兩次實(shí)驗(yàn)效果相同，就達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求說(shuō)明兩次實(shí)驗(yàn)效果相同，就達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求.選項(xiàng)選項(xiàng)A正確正確. 在驗(yàn)證結(jié)論時(shí)，實(shí)驗(yàn)總會(huì)有誤差存在驗(yàn)證結(jié)論時(shí)，實(shí)驗(yàn)總會(huì)有誤差存在，即真實(shí)值與測(cè)量值總會(huì)有差異在，即真實(shí)值與測(cè)量值總會(huì)有差異.只要在只要在誤差允許范圍內(nèi)近似相等即可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論誤差允許范圍內(nèi)近似相等即可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論.在在“驗(yàn)證力的平行四邊驗(yàn)證力的平行四邊形定則形定則”

11、實(shí)驗(yàn)中，有三個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)中，有三個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟：在水平放置的木板上墊放一在水平放置的木板上墊放一張白紙，把橡皮條的一端固定在木張白紙，把橡皮條的一端固定在木板上，另一端拴兩根細(xì)線，通過(guò)細(xì)板上，另一端拴兩根細(xì)線，通過(guò)細(xì)線同時(shí)用兩個(gè)測(cè)力計(jì)互成角度地拉線同時(shí)用兩個(gè)測(cè)力計(jì)互成角度地拉橡皮條，使它與細(xì)線的結(jié)點(diǎn)達(dá)某一橡皮條，使它與細(xì)線的結(jié)點(diǎn)達(dá)某一位置位置O.在白紙上記下在白紙上記下O點(diǎn)和兩測(cè)力計(jì)點(diǎn)和兩測(cè)力計(jì)的讀數(shù)的讀數(shù)F1和和F2；在紙上根據(jù)讀數(shù)在紙上根據(jù)讀數(shù)F1和和F2的大小，的大小，應(yīng)用平行四邊形定則作圖求出合力應(yīng)用平行四邊形定則作圖求出合力F;只用一只測(cè)力計(jì)通過(guò)細(xì)線拉橡皮只用一只測(cè)力計(jì)通過(guò)細(xì)線拉橡皮

12、條，使它的伸長(zhǎng)量與用兩測(cè)力計(jì)拉時(shí)相條，使它的伸長(zhǎng)量與用兩測(cè)力計(jì)拉時(shí)相同，記下此時(shí)測(cè)力計(jì)的讀數(shù)同，記下此時(shí)測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F和細(xì)繩的和細(xì)繩的方向；方向；以上三個(gè)步驟中均有錯(cuò)誤或者疏漏，以上三個(gè)步驟中均有錯(cuò)誤或者疏漏，請(qǐng)指出請(qǐng)指出.在步驟在步驟中還應(yīng)記下兩拉力的方向中還應(yīng)記下兩拉力的方向(即細(xì)線即細(xì)線的方向的方向)；在步驟；在步驟中應(yīng)根據(jù)讀數(shù)中應(yīng)根據(jù)讀數(shù)F1和和F2的的大小和方向作平行四邊形；在步驟大小和方向作平行四邊形；在步驟中應(yīng)中應(yīng)同樣把結(jié)點(diǎn)拉到原來(lái)的同樣把結(jié)點(diǎn)拉到原來(lái)的O位置，而不僅僅位置，而不僅僅是伸長(zhǎng)量相同是伸長(zhǎng)量相同運(yùn)用圖象法探究彈簧彈力運(yùn)用圖象法探究彈簧彈力與彈簧伸長(zhǎng)之間的關(guān)系與彈簧伸長(zhǎng)

13、之間的關(guān)系 某同學(xué)用如圖某同學(xué)用如圖2-5-2所示裝置做探所示裝置做探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn).他先他先測(cè)出不掛砝碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)測(cè)出不掛砝碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，然后在彈簧下端掛上砝碼，并尺刻度，然后在彈簧下端掛上砝碼，并逐個(gè)增加砝碼，測(cè)出指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻逐個(gè)增加砝碼，測(cè)出指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下：度，所得數(shù)據(jù)列表如下：(重力加速度重力加速度g=9.8m/s2)圖圖2-5-2砝碼質(zhì)量砝碼質(zhì)量m/102g01.002.003.00標(biāo)尺刻度標(biāo)尺刻度x/10-2m15.0018.9422.8226.78砝碼質(zhì)量砝碼質(zhì)量m/102g4.00

14、5.006.007.00標(biāo)尺刻度標(biāo)尺刻度x/10-2m30.6634.6042.0054.50(1)根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)，在圖根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)，在圖2-5-3坐標(biāo)坐標(biāo)紙上作出彈簧指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度紙上作出彈簧指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度x與與砝碼質(zhì)量砝碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線.(2)根據(jù)所測(cè)得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可根據(jù)所測(cè)得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判斷，在以判斷，在N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系滿足胡克定律，這種規(guī)格彈簧的長(zhǎng)關(guān)系滿足胡克定律，這種規(guī)格彈簧的勁度系數(shù)為勁度系數(shù)為N/m.(1)描點(diǎn)、連線如下圖所示；作圖的基描點(diǎn)、連線如下圖所示；作圖的基本方法是：看點(diǎn)的趨勢(shì)，如果是直線，連線本方法是：看

15、點(diǎn)的趨勢(shì)，如果是直線，連線應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)在直線上，并使直線兩邊應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)在直線上，并使直線兩邊的點(diǎn)盡可能對(duì)稱；若是曲線則作圓滑的曲線的點(diǎn)盡可能對(duì)稱；若是曲線則作圓滑的曲線.(2)本題圖線直線段范圍內(nèi)滿足胡克定律，本題圖線直線段范圍內(nèi)滿足胡克定律，該直線部分斜率即為彈簧勁度系數(shù)該直線部分斜率即為彈簧勁度系數(shù).在在04.9N范圍內(nèi)滿足胡克定律范圍內(nèi)滿足胡克定律.從圖線得知，當(dāng)彈力等從圖線得知，當(dāng)彈力等于于4.9N時(shí)對(duì)應(yīng)標(biāo)尺刻度為時(shí)對(duì)應(yīng)標(biāo)尺刻度為0.346m,對(duì)應(yīng)彈簧伸對(duì)應(yīng)彈簧伸長(zhǎng)量為長(zhǎng)量為x=l-l0=0.196m,該實(shí)驗(yàn)中彈簧勁度系數(shù)該實(shí)驗(yàn)中彈簧勁度系數(shù)為為4.9/25.0/0.196F

16、kN mN mx本題考查運(yùn)用圖象法探究物理本題考查運(yùn)用圖象法探究物理量之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰α恐g的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?如正確記錄如正確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、描點(diǎn)、連線；根據(jù)圖線并結(jié)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、描點(diǎn)、連線；根據(jù)圖線并結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)得出彈力與伸長(zhǎng)量之間的關(guān)合數(shù)學(xué)知識(shí)得出彈力與伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系系.在本實(shí)驗(yàn)中，圖線的曲線部分說(shuō)明在本實(shí)驗(yàn)中，圖線的曲線部分說(shuō)明彈簧已經(jīng)超出彈性限度彈簧已經(jīng)超出彈性限度.某學(xué)生用懸掛砝碼的方法給某學(xué)生用懸掛砝碼的方法給彈簧施加力，探索彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系彈簧施加力，探索彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系.根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，得到如圖根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，得到如圖2-5-4所示圖線所示圖線.圖