物理重点知识课件及解析-(40).ppt

1、实验三验证力的平行四边形定则实验三验证力的平行四边形定则一、基本原理与操作一、基本原理与操作原理装置图原理装置图操作要领操作要领 互成角度的两个力与一互成角度的两个力与一个力产生相同的效果个力产生相同的效果(1)等效：等效：同一次实验中橡皮条拉长后同一次实验中橡皮条拉长后的结点的结点O位置必须保持不变位置必须保持不变(2)拉力：拉力：沿弹簧测力计轴线方向拉，沿弹簧测力计轴线方向拉，橡皮条、弹簧测力计和细绳套与纸面橡皮条、弹簧测力计和细绳套与纸面平行；两分力平行；两分力F1、F2的夹角不要太大的夹角不要太大或太小或太小(3)记录：记录：记下每次各力的大小和方向记下每次各力的大小和方向(4)作图：

2、作图：选定比例要相同，严格按力选定比例要相同，严格按力的图示要求作平行四边形求合力的图示要求作平行四边形求合力二、数据处理二、数据处理(1)画出画出F1、F2的图示，利用刻度尺和三角板根据平行四边形的图示，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力定则求出合力F。(2)画出拉力画出拉力F的图示。的图示。(3)比较比较F与与F是否完全重合或几乎完全重合，从而验证平行四是否完全重合或几乎完全重合，从而验证平行四边形定则。边形定则。注意事项注意事项操作不忘操作不忘“三三”“”“二二”“”“一一”(1)用两个弹簧测力计拉橡皮条时的用两个弹簧测力计拉橡皮条时的“三记录三记录”(记录两弹簧测记录两弹簧测

3、力计示数、两细绳方向和结点力计示数、两细绳方向和结点O的位置的位置)。(2)用一个弹簧测力计拉橡皮条时的用一个弹簧测力计拉橡皮条时的“二记录二记录”(记录弹簧测力记录弹簧测力计示数和细绳方向计示数和细绳方向)。(3)“一注意一注意”(结点结点O的位置必须在同一位置的位置必须在同一位置)等。等。误差来源误差来源(1)弹簧测力计本身的误差；弹簧测力计本身的误差；(2)读数误差、作图误差等。读数误差、作图误差等。热点一教材原型实验热点一教材原型实验【例【例1】某同学做某同学做“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”的实验如图的实验如图1甲甲所示，其中所示，其中A为固定橡皮条的图钉，为固定橡皮

4、条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，为橡皮条与细绳的结点，OB和和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。对实验方法及实验步骤的考查对实验方法及实验步骤的考查图图1(1)如果没有操作失误，图乙中的如果没有操作失误，图乙中的F与与F两力中，方向一定沿两力中，方向一定沿AO方向的是方向的是_。(2)本实验采用的科学方法是本实验采用的科学方法是_。A理想实验法理想实验法 B B等效替代法等效替代法C控制变量法控制变量法 D建立物理模型法建立物理模型法(3)实验时，主要的步骤是：实验时，主要的步骤是：A在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把

5、在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；白纸钉在方木板上；B用图钉把橡皮条的一端固定在板上的用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；C用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置使橡皮条伸长，结点到达某一位置O，记录下，记录下O点的位置，读出点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；两个弹簧测力计的示数；D按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉按选好的标度，用铅笔和刻度尺

6、作出两只弹簧测力计的拉力力F1和和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力的图示，并用平行四边形定则求出合力F；E只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力力F的图示；的图示；F比较比较F和和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。上述步骤中，上述步骤中，有重要遗漏的步骤的序号是有重要遗漏的步骤的序号是_和和_；遗漏的内容分别是遗漏的内容分别是_和和_。解析解析(1)由一个弹簧测力计拉橡皮

7、条至由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿点的拉力一定沿AO方方向；而两根弹簧测力计拉橡皮条至向；而两根弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力，根据平行四边点的拉力，根据平行四边形定则作出两弹簧测力计拉力的合力，由于误差的存在，不一形定则作出两弹簧测力计拉力的合力，由于误差的存在，不一定沿定沿AO方向，故一定沿方向，故一定沿AO方向的是方向的是F。(2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们的作用效一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们的作用效果可以等效替代，故选项果可以等效替代，故选项B正确。正确。(3)根据根据“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”实验的操作规程可知，实验

8、的操作规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是有重要遗漏的步骤的序号是C、E。在在C中未记下两条细绳的方向，中未记下两条细绳的方向，E中未说明是否把橡皮条的结中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置点拉到同一位置O。答案答案(1)F(2)B(3)CEC中应加上中应加上“记下两条细绳记下两条细绳的方向的方向”E中应说明中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置把橡皮条的结点拉到同一位置O”【例【例2】(2017全国卷全国卷，22)某探究小组做某探究小组做“验证力的平行验证力的平行四边形定则四边形定则”实验，将画有坐标轴实验，将画有坐标轴(横轴为横轴为x轴，纵轴为轴，纵轴为y轴，轴，最小刻度表示最小刻度表示1

9、mm)的纸贴在水平桌面上，如图的纸贴在水平桌面上，如图2(a)所示。所示。将橡皮筋的一端将橡皮筋的一端Q固定在固定在y轴上的轴上的B点点(位于图示部分之外位于图示部分之外)，另一端另一端P位于位于y轴上的轴上的A点时，橡皮筋处于原长。点时，橡皮筋处于原长。(1)用一只测力计将橡皮筋的用一只测力计将橡皮筋的P端沿端沿y轴从轴从A点拉至坐标原点点拉至坐标原点O，此时拉力此时拉力F的大小可由测力计读出。测力计的示数如图的大小可由测力计读出。测力计的示数如图(b)所示，所示，F的大小为的大小为_N。实验数据的处理实验数据的处理(2)撤去撤去(1)中的拉力，橡皮筋中的拉力，橡皮筋P端回到端回到A点；现使

10、用两个测力计点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将同时拉橡皮筋，再次将P端拉至端拉至O点。此时观察到两个拉力分别点。此时观察到两个拉力分别沿图沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为的大小分别为F14.2 N和和F25.6 N。()用用5 mm长度的线段表示长度的线段表示1 N的力，以的力，以O为作用点，在图为作用点，在图(a)中中画出力画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合合；图图2()F合合的大小为的大小为_N，F合合与拉力与拉力F的夹角的正切值

11、为的夹角的正切值为_。若若F合合与拉力与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。解析解析(1)由图由图(b)可知，可知，F的大小为的大小为4.0 N。(2)()画出力画出力F1、F2的图示，如图所示的图示，如图所示答案答案(1)4.0 N(2)()见解析见解析 ()4.00.05热点二实验拓展创新热点二实验拓展创新命题角度命题角度实验器材的改进实验器材的改进【例【例3】(2018昆明市教学质量检测昆明市教学质量检测)某学生实验小组设计了某学生实验小组设计了一个一个“

12、验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”的实验，装置如图的实验，装置如图3甲所甲所示，在竖直放置的木板上部附近两侧，固定两个力传感器，示，在竖直放置的木板上部附近两侧，固定两个力传感器，同一高度放置两个可以移动的定滑轮，两根细绳跨过定滑轮同一高度放置两个可以移动的定滑轮，两根细绳跨过定滑轮分别与两力传感器连接，在两细绳连接的结点分别与两力传感器连接，在两细绳连接的结点O下方悬挂钩下方悬挂钩码，力传感器码，力传感器1、2的示数分别为的示数分别为F1，F2，调节两个定滑轮的，调节两个定滑轮的位置可以改变两细绳间的夹角。实验中使用若干相同的钩码，位置可以改变两细绳间的夹角。实验中使用若干相同的

13、钩码，每个钩码质量均为每个钩码质量均为100克，取克，取g9.8 m/s2。图图3(1)关于实验，下列说法正确的是关于实验，下列说法正确的是()A实验开始前，需要调节木板使其位于竖直平面内实验开始前，需要调节木板使其位于竖直平面内B每次实验都必须保证结点位于每次实验都必须保证结点位于O点点C实验时需要记录钩码数量、两力传感器的示数和三细绳的实验时需要记录钩码数量、两力传感器的示数和三细绳的方向方向D实验时还需要用一个力传感器单独测量悬挂于实验时还需要用一个力传感器单独测量悬挂于O点钩码的点钩码的总重力总重力(2)根据某次实验得到的数据，该同学已经按照力的图示的要求根据某次实验得到的数据，该同学

14、已经按照力的图示的要求画出了画出了F1、F2，请你作图得到，请你作图得到F1、F2的合力的合力F(只作图，不求大只作图，不求大小小)，并 写 出 该 合 力 不 完 全 竖 直 的 一 种 可 能 原 因，并 写 出 该 合 力 不 完 全 竖 直 的 一 种 可 能 原 因_。解析解析(1)实验开始前，需要调节木板使其位于竖实验开始前，需要调节木板使其位于竖直平面内，以保证钩码重力等于细线中的拉力，直平面内，以保证钩码重力等于细线中的拉力，选项选项A正确；该装置每次实验不需要保证结点位正确；该装置每次实验不需要保证结点位于于O点，选项点，选项B错误；实验时需要记录钩码数量、错误；实验时需要记

15、录钩码数量、两力传感器的示数和三细绳的方向，选项两力传感器的示数和三细绳的方向，选项C正确；正确；悬挂于悬挂于O点钩码的总重力可以根据钩码的质量得点钩码的总重力可以根据钩码的质量得出，不需要力传感器测量，选项出，不需要力传感器测量，选项D错误。错误。(2)利用平行四边形定则作出利用平行四边形定则作出F1和和F2的合力的合力F，该合力方向不完，该合力方向不完全在竖直方向的可能原因是定滑轮有摩擦、木板未竖直放置等。全在竖直方向的可能原因是定滑轮有摩擦、木板未竖直放置等。答案答案(1)AC(2)如解析图所示定滑轮有摩擦、木板未竖直如解析图所示定滑轮有摩擦、木板未竖直放置等放置等(回答出一项合理答案即

16、可回答出一项合理答案即可)命题角度命题角度实验方法改进与迁移实验方法改进与迁移【例【例4】某实验小组用一支弹簧测力计和一某实验小组用一支弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则，个量角器等器材验证力的平行四边形定则，设计了如图设计了如图4所示的实验装置，固定在竖直所示的实验装置，固定在竖直木板上的量角器的直边水平，橡皮筋的一木板上的量角器的直边水平，橡皮筋的一端固定于量角器的圆心端固定于量角器的圆心O的正上方的正上方A处，另处，另一端系绳套一端系绳套1和绳套和绳套2，主要实验步骤如下：，主要实验步骤如下：图图4(1)弹簧测力计挂在绳套弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的

17、上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达结点到达O点处，记下弹簧测力计的示数点处，记下弹簧测力计的示数F；(2)弹簧测力计挂在绳套弹簧测力计挂在绳套1上，手拉着绳套上，手拉着绳套2，缓慢拉橡皮筋，缓慢拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达使橡皮筋的结点到达O处，此时绳套处，此时绳套1沿沿0方向，绳套方向，绳套2沿沿120方向，记下弹簧测力计的示数方向，记下弹簧测力计的示数F；(3)根据力的平行四边形定则计算绳套根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力为的拉力为_；(4)比较比较_即可初步验证；即可初步验证；(5)只改变绳套只改变绳套2的方向，重复上述实验步骤；的方向，重复上述实验步骤；(6)将绳套将绳套1由由0方向缓慢转动到方向缓慢转动到60方向，同时绳套方向，同时绳套2由由120方向缓慢转动到方向缓慢转动到180方向，此过程中保持橡皮筋的结点在方向，此过程中保持橡皮筋的结点在O处处不动，保持绳套不动，保持绳套1和绳套和绳套2的夹角的夹角120不变，关于绳套不变，关于绳套1的拉力的拉力大小的变化，下列结论正确的是大小的变化，下列结论正确的是_。(填选项前的序号填选项前的序号)A逐渐增大逐渐增大 B先增大后减小先增大后减小C逐渐减小逐渐减小 D先减小后增大先减小后增大