《2019年高考物理一轮复习第二章 相互作用 第5讲 实验：验证力的平行四边形定则学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019年高考物理一轮复习第二章 相互作用 第5讲 实验：验证力的平行四边形定则学案（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5讲实验：验证力的平行四边形定则微知识验证力的平行四边形定则1实验目的验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则。2实验原理等效法：使一个力F的作用效果和两个力F1、F2的作用效果相同，都是使同一条一端固定的橡皮条伸长到某点，所以这个力F就是那两个力F1和F2的合力。作出力F的图示，再根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示，比较F和F的大小和方向是否相同。3实验器材方木板，白纸，弹簧测力计(两个)，三角板，刻度尺，图钉(若干个)，细芯铅笔，橡皮条，细绳套(两个)。4实验步骤(1)用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。(2)用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套
2、。(3)用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一位置O，如图所示，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向。(4)用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示。(5)只用一个弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数和细绳的方向，用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出这个弹簧测力计的拉力F的图示。(6)比较力F与用平行四边形定则求出的合力F在大小和方向上是否相
3、同。(7)改变两个力F1和F2的大小和夹角，再重复实验两次。5注意事项(1)不要直接以橡皮条端点为结点，可拴一短细绳连两细绳套，以三绳交点为结点，应使结点小些，以便准确地记录结点O的位置。(2)在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点O的位置一定要相同。(3)不要用老化的橡皮条，检查方法是用一个弹簧测力计拉橡皮条，要反复做几次，使橡皮条拉到相同的长度看弹簧测力计读数有无变化。(4)细绳套应适当长一些，便于确定力的方向。不要直接沿细绳套的方向画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个点，取掉细绳套后，再将所标点与O点连直线确定力的方向。(5)在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使
4、所作力的图示稍大一些。6误差分析(1)弹簧测力计本身不够准确造成的误差，为此要选择比较准确的弹簧测力计。(2)弹簧测力计读数和作图造成偶然误差，需要多做几次实验，并且使两分力F1、F2的夹角适当大些。一、思维辨析(判断正误，正确的画“”，错误的画“”。)1同一次实验中只要使弹簧伸长的长度相等即可，没有必要把结点拉到同一位置O点。()2细绳的作用之一记录力的方向，其长短对实验没有影响。()3弹簧测力计的作用是记录力的大小，其准确度会直接影响到实验的精确度。()二、对点微练1(实验原理)在“验证力的平行四边形定则”的实验中，合力与分力的作用效果相同，这里作用效果是指()A弹簧测力计的弹簧被拉长B固
5、定橡皮条的图钉受拉力产生形变C细绳套受拉力产生形变D使橡皮条在同一方向上伸长到同一位置解析合力与分力之间是等效替代关系，所以在实验中的作用效果相同是指橡皮条的伸长量相同且伸长到同一位置。答案D2(实验操作)在做“验证力的平行四边形定则”实验时，下面列出的措施中，不利于改进实验结果的是()A橡皮条弹性要好，拉到O点时拉力应适当大些B两个分力F1和F2间的夹角要尽量大些C拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧测力计平行贴近木板面D拉橡皮条的绳要细，而且要稍长一些解析拉力“适当”大些能减小误差；而夹角“尽量”大些，则使作图误差变大；橡皮条等“贴近”木板，目的是使拉线水平；绳子要细且稍长便于确定力的方向，因此
6、选B项。答案B见学生用书P034微考点1实验操作和误差分析核|心|微|讲本实验的原理是两个力共同作用的效果与一个力作用的效果相同，实验中应正确使用器材，实验中应记录哪些数据，并理解这样做的原因。典|例|微|探【例1】在“探究求合力的方法”时，先将橡皮筋的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳。实验时，需要两次拉伸橡皮筋，一次是通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮筋，另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮筋。(1)(多选)实验对两次拉伸橡皮筋的要求中，下列说法中正确的有_。(填选项字母)A将橡皮筋拉伸相同长度即可B将橡皮筋沿相同方向拉到相同长度C将弹簧测力计都拉到相同刻度D将橡
7、皮筋和绳的结点拉到相同位置(2)(多选)在操作过程中，对减小实验误差有益的说法有_。(填选项字母)A两细绳必须等长B弹簧测力计、细绳、橡皮筋都应与木板平行C拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些D用两弹簧测力计同时拉细绳时两弹簧测力计示数之差应尽可能大(3)若用F表示两个分力F1、F2的合力，用F表示F1和F2的等效力，则可以判断_(填“甲”或“乙”)同学的实验结果是符合事实的。【解题导思】(1)两次拉伸橡皮筋时，为什么要保证结点到达同一位置？答：这样才能认为产生相同的效果。(2)画力的图示时，为什么要求标记同细绳方向的两点要适当的远些？答：这样作图确定力的方向时误差较小。解析(1
8、)两次拉橡皮筋的长度和方向都应相同，A项错误，B项正确；弹簧测力计不需要拉到相同刻度，C项错误；两次拉力效果需相同，D项正确。(2)两细绳要互成角度，并非要等长，A项错误；为了减小实验中因摩擦造成的误差，并使所有力都与木板平行，B项正确；为了使方向记录得更准些，C项正确；弹簧测力计同时拉细绳时，拉力不能太大，也不能太小，对两力之差没有过多要求，D项错误。(3)F的方向一定沿着橡皮筋的方向，由于实验有误差，所以平行四边形的对角线不一定沿着橡皮筋方向。答案(1)BD(2)BC(3)甲题|组|微|练1.在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在
9、板上一点，两个细绳套系在橡皮条的另一端。用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图所示。请将以下的实验操作和处理补充完整：(1)用铅笔描下结点位置，记为O。(2)记录两个弹簧测力计的示数F1和F2，沿每条细绳(套)的方向用铅笔分别描出几个点，用刻度尺把相应的点连成线。(3)只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O，记录测力计的示数F3，_。(4)按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F3。(5)根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F。(6)比较_的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应的改进后再次进行实
10、验。答案(3)沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把这些点连成直线(6)合力F与F3的大小、方向2“验证力的平行四边形定则”实验中。(1)部分实验步骤如下，请完成有关内容：A将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端绑上两根细线。B在其中一根细线上挂上5个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图甲所示，记录：_、_、_。C将步骤B中的钩码取下，分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码，用两光滑硬棒B，C使两细线互成角度，如图乙表示，小心调整B，C的位置，使_，_，记录_。(2)如果“力的平行四边形定则”得到验证，那么图乙中_。解析(1)根据验证力的平行四边形定则实验步骤
11、可知，B中应记录的是结点O的位置；钩码个数(或细线拉力大小)；拉力方向(或细线方向)。C中调整B，C位置的目的是使橡皮筋与细线的结点O与步骤B中记录的结点位置重合，需要记录的是细线方向和钩码个数(或细线拉力大小)。(2)若平行四边形定则得到验证，设每个钩码重为G，则F5G，F14G，F23G，由三角函数关系可知三力恰好构成直角三角形，则cos，cos，所以。答案(1)B.结点O的位置钩码个数拉力方向(或细线方向)C橡皮筋与细线的结点O与步骤B中结点位置重合钩码个数和对应细线的方向(2)微考点2实验的迁移、拓展和创新核|心|微|讲本实验中应记录下合力和分力的大小和方向，下列方法中也能达到同样的目
12、的。1用细绳上挂钩码的方法记录力的大小。2用一只弹簧测力计也可以完成实验。3用DIS实验装置来记录力的大小。典|例|微|探【例2】某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则。实验步骤如下：将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向。如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2，记录弹簧秤的示数F，测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l)。每次将弹簧秤示数改变0.50 N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：F/N00.501.001.502.002.50l/cml010.9712.
13、0213.0013.9815.05找出中F2.50 N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O，橡皮筋的拉力记为FOO。在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示。用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为FOA，OB段的拉力记为FOB。完成下列作图和填空：(1)利用表中数据在图丙中画出Fl图线，根据图线求得l0_ cm。(2)测得OA6.00 cm，OB7.60 cm，则FOA的大小为_ N。(3)在图丁中根据给出的标度，作出FOA和FOB的合力F的图示。(4)通过比较F与_的大小和方向，即可得出实验结论。【解题
14、导思】(1)橡皮筋的Fl图象斜率的物理意义？答：表示橡皮筋的劲度系数。(2)橡皮筋的OA、OB段拉力大小有何关系，为什么？答：相等，涂抹润滑油的挂钩相当于定滑轮。解析(1)如图所示，由图象可知，当F0时的长度即为原长，l010.0 cm。(2)由图象可知，F(ll0)k0.5(l10)。当lOAOB13.60 cm时，F(13.6010.0)0.5 N1.80 N。(3)如图所示。(4)比较F与FOO的大小和方向，即可得出实验结论。答案(1)见解析图10.0(9.8、9.9、10.1均正确)(2)1.80(1.701.90均正确)(3)见解析图(4)FOO题|组|微|练3完成以下“验证平行四边形定则”实验的几个主要步骤：(1)如图甲，用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，记下结点位置O和两测力计的示数F1、F2以及两细绳套的方向。(
