《2015名师导学物理一轮课件 第二章 相互作用2.5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2015名师导学物理一轮课件 第二章 相互作用2.5（58页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 第 5节 实验：验证力的平行四边形定则 探究弹力与弹簧伸长的关系 一 、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 _ _ _ ，所以这一个力 F 就是两个力 2的合力，作出 F 的图示，再根据 _ _ _ 作出力 2的合力 F 的图示，比较 F 和 F 的大小和方向是否都相同 让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点 平行四边形定则 3 实验器材 方木板，白纸，弹簧 秤 ( 两只 ) ， _ _ _ _ ，细绳套 ( 两个 ) ，三角板，刻度尺，图钉 ( 几个 ) 4 实验步骤 (1) 用图钉把白纸钉
2、在水平桌面的方木板上 (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 橡皮条 (3) 用两只弹簧秤分别钩住细绳套，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 _ _ _ ，用铅笔描下 _ _ _及此时两 _ _ _ 两弹簧秤的读数 细绳的方向 (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只弹簧秤的读数 以 _ _ _ 用刻度尺作平行四边形，过 _ _ _ 画平行四边形的对角线，此对角线即为合力 F 的图示 (5) 只用一只弹簧秤通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置 O ，记下 _ _ _ 和_ _ _ ，用刻度
3、尺从 O 点按同样的标度沿记录的方向作出这只弹簧秤的拉力 F 的图示 (6) 比较一下，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同 (7) 改变两个力 2的大小和夹角，再重复实验两次 2为邻边 弹簧秤的读数 细绳的方向 二、探究弹力和弹簧伸长的关系 1 实验目的 知道弹力与弹簧伸长的定量关系，学会利用列表法、图象法、函数法处理实验数据 2 实验原理 弹簧受力会发生形变，形变的大小与受到的外力有关，沿弹簧的方向拉弹簧，当形变稳定时，弹簧产生的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是 _ _ _ ，用悬挂法测量弹簧的弹力，运用 的正是弹簧的弹力与挂在弹簧下面的砝码的重力 _ _ _
4、 弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由 _ _ _ _ 进行计算这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系 相等的 相等 拉长后的长度减去弹簧原来的长度 3 实验器材 弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、 _ _ _ 4 实验步骤 (1) 将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧 _ _ _ ，即原长 (2) 如图所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测量 _ _ _ 并计算 _ _ _ ，填写在记录表格里 . 坐标纸 自然伸长状态时的长度 弹簧的总长 钩码的重力 1 2 3 4 5 6 7 F / N L / x / (3) 改变所挂钩码的质量，重复前面
5、的实验过程多次 (4) 以弹力 F ( 大小等于 _ _ _) 为纵坐标，以 _ _ _ 为横坐标，用描点法作图连接各点，得出弹力 F 随弹簧伸长量 x 变化的图线 (5) 以 _ _ _ 为自变量，写出曲线所代表的函数首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数 (6) 得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义 所挂钩码的重力 弹簧的伸长量 x 弹簧的伸长量 题型一：对操 作步骤和实验注意事项的考查 例 1 在 “ 验证力的平行四边形定则 ” 的实验中 (1) 其中的 两个实验步骤分别是： A 在水平放置的方木板上固定一张白纸，用图钉把橡皮条的一端固定在方木板上，另一端
6、拴上两个绳套，通过细绳同时用两个弹簧测力计 ( 弹簧测力计与方木板平面平行 ) 互成角度地拉橡皮条，使它与细绳的结点到达某一位置 O 点，在白纸上用铅笔记下 O 点的位置并读出两个弹簧测力计的示数 2. B 只用 一只弹簧测力计，通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与两个弹簧测力计拉时相同，读出此时弹簧测力计的示数 F 并记下细绳的方向 请指出以上步骤中的错误或疏漏： A 中_ _ ； B 中 _ _ (2) 在某次实验中，两个弹簧测力计的拉力 F 1 、 F 2已在下图中画出，图中的方格的边长表示 2 N ， O 点是橡皮条的结点，请用两个直角三角板 严格作出合力F 的图示，并求出合力的大小为 _
7、 N. 【解析】 当用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，使它与细绳的结点到达某一位置 O 点，在白纸上用铅笔应记下 O 点的位置，读出两个弹簧测力计的示数 F 1 和 F 2 及此时两细绳套的方向 当只用一只弹簧测力计拉时，应使结点拉到同样的位置 O ，并记下弹簧测力计的读数和细绳的方向 【答案】 (1) 未记下两条细绳的方向 应将橡皮 条与细绳的结点拉到原来的位置 O 点 (2) 如下图所示 10 2 【方法与知识感悟】 “ 验证力的平行四边形定则 ” 实验注意事项： 1 同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：将两只弹簧测力计调零后互钩对拉，若两只弹簧测力计在对拉过程中读 数相同，则可选；
8、若读数不同应调整或另换，直至相同为止 2 在同一次实验中，使橡皮条拉长时的结点 3 用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大也不宜太小，在 60 100 之间为宜 4 读数时应注意使弹簧测力计与木板平行，并使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条直线上，避免弹簧测力计的外壳与弹簧测力计的限位卡之间有摩擦读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度，在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下，拉力的数值尽量大些 5 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，去掉细绳套后，再将所标点与 O 点连接，即可确定力的方向 6 在同一次实验中，画力的图
9、示所选定的标度要相同，并且 要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些 . “ 探究弹力与弹簧伸长的关系 ” 实验注意事项： 1 所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸而超出它的弹性限度，要注意观察，适可而止 2 每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点的间距尽可能大，这样作出的图线更精确 3 测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，以免增大误差 4 描点画线时， 所描的点不一定都落在一条直线上，但应注意一定要使各点均匀分布在直线的两侧 5 记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位 题型二：对 实验数据的处理和误差分析 例 2 某实验小组做 “ 探究弹力和弹簧伸长量
10、的关系 ” 的实验，实验时，先把弹簧平放在桌面上，用直尺测出弹簧的原长 L 0 4.6 再把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增加一只钩码均记下对应的弹簧的长度 x ，数据记录如下表所示 . 钩码个数 1 2 3 4 5 弹力 F/N 簧的长度 x/1) 根据表中数据作出 F x 图线； (2) 由此图线可得，该弹簧劲度系数 k _ N/m ； (3) 图线与 x 轴的交点坐标大于 【答案】 (1) 如图所示 (2)50 (3) 弹簧自身重力影响 【方法与知识感悟】 在物理学中经常用图象处理物理问题，应用图象的好处是直观、方 便，根据已知数据选择坐标轴的标度是作好图象的关键作图象的方法是：用平
11、滑的曲线 ( 或直线 ) 将坐标纸上的各点连结起来，若是直线，应使各点均匀分布于直线上或直线两侧，偏离直线太大的点应舍弃，有时可以通过改变坐标轴所表示的物理量的方法，把曲线变为直线，使图象更直观 例 3 有同学利用如图 所示的装 置来验证力的平行四边形定则： 在竖直木板上铺有白纸，固定两 个光滑的滑轮 A 和 B ，将绳子打 一个结点 O ，每个钩码的重量相 等，当系统达到平衡时，根据钩 码个数读出三根绳子的拉力 3，回答下列问题： (1) 改变钩码个数，实验能完成的是 ( ) A 钩码的个数 2 ， 4 B 钩码的个数 3 ， 4 C 钩码的个数 4 D 钩码的个数 3 ， 4 ， 5 (2
12、) 在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是( ) A 标记结点 O 的位置，并记录 B 量出 段绳子的长度 C 用量角器量出三段绳子之间的夹角 D 用天平测出钩码的质量 (3) 在作图时，你认为下图中 _ _ 是正确的 ( 填“ 甲 ” 或 “ 乙 ” ) 【解析】 实验中的分力与合力的关系必须满足： | F 1 F 2 | F 3 F 1 F 2 ， 因此 B 、 C 、 D 选项是可以的 (2) A (3) 甲 实验中 F 3 是竖直向下的 【 答案 】 (1)2)A (3)甲 1 ( 多选 ) 用平木板、细绳套、橡皮条、测力计等做 “ 验证力的平行四边形定则 ” 的实验，为了使实验能够顺利进行，且尽量减小误差，你认为下列说法或做 法 能够达到上述目的的是 ( ) A 用测力计拉细绳套时，拉力应沿弹簧的轴线，且与水平木板平行 B 两细绳套必须等长 C 同一次实验两次拉细绳套须使结点到达同一位置 D 用测力计拉两个细绳套时，两拉力夹角越大越好 2 在 “ 探究求合力的方法 ” 实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤 (1) 为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到实验数据如下表： 弹力 F(N) 长量 x ( 10 2 m) 作图法求得该弹簧的劲度系数 k _ _ _ N/m ； 53(说明： 2内都
