實(shí)驗(yàn)三-驗(yàn)證力的平行四邊形定則課件

實(shí)驗(yàn)三驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)三驗(yàn)證力的平行四邊形定則一、基本原理與操作原理裝置圖操作要領(lǐng)

互成角度的兩個(gè)力與一個(gè)力產(chǎn)生相同的效果(1)等效：同一次實(shí)驗(yàn)中兩次把橡皮條拉長后的結(jié)點(diǎn)O位置必須保持不變(2)拉力：沿彈簧測力計(jì)軸線方向拉(與板面平行)，橡皮條、彈簧測力計(jì)和細(xì)繩套與紙面平行；兩分力F1、F2的夾角不要太大或太小(3)記錄：記下每次各力的大小和方向，標(biāo)記方向的兩點(diǎn)盡量遠(yuǎn)些(4)作圖：選定比例要相同，嚴(yán)格按力的圖示要求作平行四邊形求合力一、基本原理與操作原理裝置圖操作要領(lǐng)

(1)等效：同一次實(shí)驗(yàn)二、數(shù)據(jù)處理與分析1.畫出F1、F2的圖示，利用刻度尺和三角板根據(jù)平行四邊形定則求出合力F。2.畫出拉力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(yàn)證平行四邊形定則。二、數(shù)據(jù)處理與分析注意事項(xiàng)(1)操作不忘“三”“二”“一”①用兩個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮條時(shí)的“三記錄”(記錄兩彈簧測力計(jì)示數(shù)、兩細(xì)繩方向和結(jié)點(diǎn)O的位置)。②用一個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮條時(shí)的“二記錄”(記錄彈簧測力計(jì)示數(shù)和細(xì)繩方向)。③“一注意”(同一次實(shí)驗(yàn)中結(jié)點(diǎn)O的位置必須在同一位置)。(2)繩夾角、拉力適中。(3)細(xì)繩適當(dāng)長些，標(biāo)記方向的兩點(diǎn)盡量遠(yuǎn)些，力的圖示稍大一些。注意事項(xiàng)誤差來源(1)彈簧測力計(jì)本身的誤差。(2)讀數(shù)誤差、作圖誤差等。誤差來源命題角度【例1】

某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)如圖1甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O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。教材原型實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)步驟的考查圖1命題角度【例1】某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)如(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(3)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；(1)如果沒有操作失誤，圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AC.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O，記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個(gè)彈簧測力計(jì)的示數(shù)；D.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，并用平行四邊形定則求出合力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.比較F′和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結(jié)論。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，使橡皮上述步驟中，①有重要遺漏的步驟的序號(hào)是________和________；②遺漏的內(nèi)容分別是___________________________________________________和_________________________________________________________________。解析(1)由一個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮條至O點(diǎn)的拉力一定沿AO方向；而用兩個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮條至O點(diǎn)的拉力，根據(jù)平行四邊形定則作出兩彈簧測力計(jì)拉力的合力，由于誤差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿AO方向的是F′。上述步驟中，①有重要遺漏的步驟的序號(hào)是________和__(2)一個(gè)力的作用效果與兩個(gè)力的作用效果相同，它們的作用效果可以等效替代，故選項(xiàng)B正確。(3)①根據(jù)“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)程可知，有重要遺漏的步驟的序號(hào)是C、E。②在C中未記下兩條細(xì)繩的方向，E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O。答案

(1)F′

(2)B

(3)①C

E

②C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”(2)一個(gè)力的作用效果與兩個(gè)力的作用效果相同，它們的作用效果拓展訓(xùn)練1

[2018·天津理綜，9(2)]某研究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)，所用器材有：方木板一塊，白紙，量程為5N的彈簧測力計(jì)兩個(gè)，橡皮條(帶兩個(gè)較長的細(xì)繩套)，刻度尺，圖釘(若干個(gè))。 ①具體操作前，同學(xué)們提出了如下關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作的建議，其中正確的有________。 A.橡皮條應(yīng)和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上 B.重復(fù)實(shí)驗(yàn)再次進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，結(jié)點(diǎn)O的位置可以與前一次不同拓展訓(xùn)練1[2018·天津理綜，9(2)]某研究小組做“驗(yàn)C.使用測力計(jì)時(shí)，施力方向應(yīng)沿測力計(jì)軸線；讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)正對(duì)測力計(jì)刻度D.用兩個(gè)測力計(jì)互成角度拉橡皮條時(shí)的拉力必須都小于只用一個(gè)測力計(jì)時(shí)的拉力②該小組的同學(xué)用同一套器材做了四次實(shí)驗(yàn)，白紙上留下的標(biāo)注信息有結(jié)點(diǎn)位置O、力的標(biāo)度、分力和合力的大小及表示力的作用線的點(diǎn)，如下圖所示。其中對(duì)于提高實(shí)驗(yàn)精度最有利的是________。C.使用測力計(jì)時(shí)，施力方向應(yīng)沿測力計(jì)軸線；讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)正對(duì)測解析①由力的平行四邊形定則知，橡皮條和兩繩套夾角的角平分線不一定在一條直線上，兩分力的大小也不一定小于合力，A、D項(xiàng)錯(cuò)誤；驗(yàn)證力的平行四邊形定則時(shí)，每次實(shí)驗(yàn)需保證合力與分力作用效果相同，結(jié)點(diǎn)O必須在同一位置，但重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以改變合力的大小，故結(jié)點(diǎn)O的位置可以與前一次不同，B項(xiàng)正確；使用測力計(jì)測力時(shí)，施力方向應(yīng)沿測力計(jì)軸線方向，讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)正對(duì)測力計(jì)刻度，C項(xiàng)正確。②為了減小畫圖時(shí)表示力的方向的誤差，記錄各個(gè)力的方向時(shí)，需要確定相對(duì)較遠(yuǎn)的兩個(gè)點(diǎn)，然后連線確定力的方向，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)紙張大小，選擇合適的標(biāo)度，使圖盡量充滿紙面，兩力的夾角不宜過大或過小，所以B項(xiàng)正確，C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案①BC

②B解析①由力的平行四邊形定則知，橡皮條和兩繩套夾角的角平分線【例2】

(2017·全國Ⅲ卷，22)某探究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”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2(a)所示。將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(diǎn)(位于圖示部分之外)，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。命題角度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理【例2】(2017·全國Ⅲ卷，22)某探究小組做“驗(yàn)證力的(2)撤去(1)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O(shè)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則畫出它們的合力F合；圖2(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A點(diǎn)；現(xiàn)使用兩個(gè)測力(ⅱ)F合的大小為________N，F(xiàn)合與拉力F的夾角的正切值為________。若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)，則該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了力的平行四邊形定則。解析(1)由圖(b)可知，F(xiàn)的大小為4.0N。(2)(ⅰ)畫出力F1、F2的圖示，如圖所示(ⅱ)F合的大小為________N，F(xiàn)合與拉力F的夾角的正答案(1)4.0

(2)(ⅰ)見解析圖(ⅱ)4.0

0.05答案(1)4.0(2)(ⅰ)見解析圖(ⅱ)4.00.拓展訓(xùn)練2

(2019·山西太原模擬)請(qǐng)完成“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容。 (1)如圖3甲所示，在鋪有白紙的水平木板上，橡皮條一端固定在A點(diǎn)，另一端拴兩個(gè)細(xì)繩套。圖3拓展訓(xùn)練2(2019·山西太原模擬)請(qǐng)完成“驗(yàn)證力的平行四(2)如圖乙所示，用兩個(gè)彈簧測力計(jì)互成角度地拉橡皮條，使繩與橡皮條的結(jié)點(diǎn)伸長到某位置并記為O點(diǎn)，記下此時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)F1和F2及_______________。(3)如圖丙所示，用一個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮條，使繩與橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn)，記下此時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)F＝__________N和細(xì)繩的方向。(4)如圖丁所示，已按一定標(biāo)度作出了F1、F2和F的圖示，請(qǐng)用作圖法作出F1和F2的合力。(5)合力與F大小相等，方向略有偏差，如果此偏差僅由F1引起，則原因是F1的大小比真實(shí)值偏__________、F1與F2的夾角比真實(shí)夾角偏__________。(均填“大”或“小”)(2)如圖乙所示，用兩個(gè)彈簧測力計(jì)互成角度地拉橡皮條，使繩與答案(2)兩細(xì)繩的方向(3)3.00

(4)見解析圖(5)大大解析(2)要記下兩分力F1和F2的方向。(3)彈簧測力計(jì)的示數(shù)要估讀一位，即F＝3.00N。(4)由力的圖示作出F1和F2的合力F′，如圖所示。(5)由圖所示，將F1減小或減小F1與F2的夾角，合力F′與F更接近重合，則原因是F1的大小比真實(shí)值偏大、F1與F2的夾角比真實(shí)夾角偏大。答案(2)兩細(xì)繩的方向(3)3.00(4)見解析圖解析實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新命題角度【例3】

某學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了一個(gè)“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)，裝置如圖4甲所示，在豎直放置的木板上部附近兩側(cè)，固定兩個(gè)力傳感器，同一高度放置兩個(gè)可以移動(dòng)的定滑輪，兩根細(xì)繩跨過定滑輪分別與兩力傳感器連接，在兩細(xì)繩連接的結(jié)點(diǎn)O下方懸掛鉤碼，力傳感器1、2的示數(shù)分別為F1、F2，調(diào)節(jié)兩個(gè)定滑輪的位置可以改變兩細(xì)繩間的夾角。實(shí)驗(yàn)中使用若干相同的鉤碼，每個(gè)鉤碼質(zhì)量均為100g，取g＝9.8m/s2。實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新命題角度【例3】某學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了一個(gè)“驗(yàn)證圖4(1)關(guān)于實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是(

)A.實(shí)驗(yàn)開始前，需要調(diào)節(jié)木板使其位于豎直平面內(nèi)B.每次實(shí)驗(yàn)都必須保證結(jié)點(diǎn)位于O點(diǎn)圖4C.實(shí)驗(yàn)時(shí)需要記錄鉤碼數(shù)量、兩力傳感器的示數(shù)和三條細(xì)繩的方向D.實(shí)驗(yàn)時(shí)還需要用一個(gè)力傳感器單獨(dú)測量懸掛于O點(diǎn)鉤碼的總重力(2)根據(jù)某次實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，該同學(xué)已經(jīng)按照力的圖示的要求畫出了F1、F2(如圖乙所示)，請(qǐng)你作圖得到F1、F2的合力F(只作圖，不求大小)，并寫出該合力不完全豎直的一種可能原因：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。C.實(shí)驗(yàn)時(shí)需要記錄鉤碼數(shù)量、兩力傳感器的示數(shù)和三條細(xì)繩的方向(2)利用平行四邊形定則作出F1和F2的合力F，如圖所示，該合力方向不完全在豎直方向的可能原因是定滑輪有摩擦、木板未豎直放置等。解析(1)實(shí)驗(yàn)開始前，需要調(diào)節(jié)木板使其位于豎直平面內(nèi)，以保證鉤碼重力等于細(xì)繩的拉力，選項(xiàng)A正確；該裝置每次實(shí)驗(yàn)不需要保證結(jié)點(diǎn)位于O點(diǎn)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)需要記錄鉤碼數(shù)量、兩力傳感器的示數(shù)和三條細(xì)繩的方向，選項(xiàng)C正確；懸掛于O點(diǎn)鉤碼的總重力可以根據(jù)鉤碼的質(zhì)量得出，不需要力傳感器測量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案

(1)AC

(2)見解析圖定滑輪有摩擦、木板未豎直放置等(回答出一項(xiàng)合理答案即可)(2)利用平行四邊形定則作出F1和F2的合力F，如圖所示，該【例4】

某實(shí)驗(yàn)小組用一個(gè)彈簧測力計(jì)和一個(gè)量角器等器材驗(yàn)證力的平行四邊形定則，設(shè)計(jì)了如圖5所示的實(shí)驗(yàn)裝置，固定在豎直木板上的量角器的直邊水平，橡皮筋的一端固定于量角器的圓心O的正上方A處，另一端系繩套1和繩套2，主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：命題角度實(shí)驗(yàn)方法改進(jìn)與遷移圖5【例4】某實(shí)驗(yàn)小組用一個(gè)彈簧測力計(jì)和一個(gè)量角器等器材驗(yàn)證力(1)彈簧測力計(jì)掛在繩套1上豎直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的結(jié)點(diǎn)到達(dá)O點(diǎn)處，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)F；(2)彈簧測力計(jì)掛在繩套1上，手拉著繩套2，緩慢拉橡皮筋，使橡皮筋的結(jié)點(diǎn)到達(dá)O處，此時(shí)繩套1沿0°方向，繩套2沿120°方向，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)F′；(3)根據(jù)力的平行四邊形定則計(jì)算繩套1的拉力為__________；(4)比較__________即可初步驗(yàn)證；(5)只改變繩套2的方向，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟；(1)彈簧測力計(jì)掛在繩套1上豎直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的結(jié)點(diǎn)(6)將繩套1由0°方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)到60°方向，同時(shí)繩套2由120°方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)到180°方向，此過程中保持橡皮筋的結(jié)點(diǎn)在O處不動(dòng)，保持繩套1和繩套2的夾角120°不變，關(guān)于繩套1的拉力大小的變化，下列結(jié)論正確的是______。(填選項(xiàng)前的序號(hào))A.逐漸增大 B.先增大后減小C.逐漸減小 D.先減小后增大(6)將繩套1由0°方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)到60°方向，同時(shí)繩套2由1(6)兩個(gè)繩套在緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，合力保持不變，根據(jù)平行四邊形定則畫出力的示意圖，如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系可知，繩套1的拉力大小逐漸增大。(6)兩個(gè)繩套在緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，合力保持不變，根據(jù)平行四邊形拓展訓(xùn)練3

某課外興趣小組用如圖6甲所示的裝置進(jìn)行“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中使用的每個(gè)鉤碼的質(zhì)量均相同。先用兩組鉤碼(一組4個(gè)鉤碼，一組3個(gè)鉤碼)拉彈簧使其伸長至某個(gè)位置O′，并記錄；然后再用一根細(xì)線牽引一組鉤碼拉彈簧。圖6拓展訓(xùn)練3某課外興趣小組用如圖6甲所示的裝置進(jìn)行“驗(yàn)證力的(1)本實(shí)驗(yàn)采用的物理方法是_____