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1、实验三 验证力的平行四边形定则,实验基础,热点定位,跟踪训练,实验基础理解落实 夯基础,注意事项 1.位置不变 同一次实验中橡皮条拉长后的结点O必须保持不变. 2.拉力 (1)细绳应适当长一些,便于确定力的方向.不要直接沿细绳方向画直线,应在细绳两端画两个射影点.去掉细绳后,连直线确定力的方向. (2)应尽量使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内. (3)弹簧测力计数据尽量大些,读数时眼睛要正视,要按有效数字正确读数和记录. 3.作图 (1)在同一次实验中,选定的比例要相同. (2)两分力夹角不能太大或太小,作图时两力与对边一定要平行.,误差分析,选较精确的弹簧测力计,热点定位
2、重点透析 通热点,热点一 实验原理和步骤,【例1】 (2016湖南长沙模拟)某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图(甲)所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳.图(乙)是在白纸上根据实验结果画出的图. (1)如果没有操作失误,图(乙)中的F与F两力中,方向一定沿AO方向的是 .,核心点拨 (1)实验存在误差,有读数误差,然后作平行四边形时有作图误差,导致合力F不一定沿AO方向.,解析:(1)实验中F是由平行四边形得出的,而F是通过实验方法得出的,其方向一定与橡皮条的方向相同,由于实验过程不可避免地存在误差,因此理论值和实验值存在一定的偏差.,答案:(
3、1)F,(2)本实验采用的科学方法是 . A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.建立物理模型法,核心点拨 (2)合力的作用效果与两个分力的共同作用效果是相同的.,解析: (2)本实验中两个拉力的作用效果和一个拉力的作用效果相同,采用的科学方法是等效替代法.,答案:(2)B,(3)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A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 C.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O.记录下O点的位置,读出两个弹簧
4、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力F1和F2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F的图示 F.比较F和F的大小和方向,看它们是否相同,得出结论 上述步骤中:有重要遗漏的步骤的序号是 和 ; 遗漏的内容分别是 和 .,核心点拨 (3)力是矢量,有大小也有方向,实验中要将F1,F2和F的大小和方向都记录下来.,解析:(3)C中遗漏“记下两条细绳的方向”,E中遗漏“把橡皮条的结点拉到同一位置O ”.,答案: (3)C E C中应加上“记下两条细绳的方向”
5、 E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O ”,方法技巧 操作步骤中不忘“三”“二”“一” 用两个弹簧测力计拉橡皮条时的“三记录”(记录两弹簧测力计示数、两细绳方向和结点O的位置),用一个弹簧测力计拉橡皮条时的“二记录” (记录弹簧测力计示数和细绳方向)及“一注意”(结点O的位置必须在同一位置).,【教师备用】 (2016黑龙江牡丹江模拟) 如图为“验证力的平行四边形定则”实验,三个细线套L1,L2,L3一端共系于一个结点,另一端分别系于轻质弹簧测力计A,B和重物M上,A挂于固定点P.手持B拉动细线,使结点静止于O点. (1)某次实验中A的指针位置如图所示,其读数为 N.,解析:(1)弹簧测力
6、计的分度值为0.1 N,读数时要估读到下一位.由图可知A的指针位置读数为2.00 N.,答案:(1)2.00 (2)L1 L2 L3,(2)实验时要读出A,B的示数,还要在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置、 、 和 的方向.,(2)力是矢量,实验中要记录各个力的方向,方法是分别记录下三条绳L1的方向、L2的方向和L3的方向.,(3)下列实验要求中必要的是 (填选项的字母代号). A.弹簧测力计需要在实验前进行校零 B.细线套方向应与木板平面平行 C.需要用托盘天平测量重物M的质量 D.弹簧测力计B始终保持水平,解析：(3)实验要求中必要的是:弹簧测力计需要在实验前进行校零,细线套方向应与木板
7、平面平行.可以用弹簧测力计测量重物M的重力,不需要用托盘天平测量重物M的质量;弹簧测力计B不必始终保持水平.,答案:(3)AB,热点二 实验数据处理与误差分析 【例2】 在“探究求合力的方法”实验中,现有木板、白纸、图钉、橡皮条、细绳套和一个弹簧测力计. (1)为完成实验,某同学另找来一根弹簧,先测量其劲度系数,得到的实验数据如下表:,请在图(a)中画出图像,根据图线求得该弹簧的劲度系数k= N/cm.,(2)某次实验中,弹簧测力计的指针位置如图(b)所示,其读数为 N. (3)某次实验中甲、乙两位同学得到的结果如图(c)所示,其中 同学的实验结果比较符合实验事实(力F是用一只弹簧测力计拉橡皮
8、条时拉力的图示). (4)在实验结果比较符合实验事实的实验中,造成误差的主要原因是:(至少写出两种情况)答: ; .,核心点拨 (1)连线时要遵循连线原则:所画的直线要通过尽可能多的点,不在直线上的点均匀分布在直线的两侧. (2)利用k= 求弹簧的劲度系数时,两坐标应尽量远些. (3)实验误差分析:理论值不一定沿橡皮条方向,但单个弹簧测力计的拉力F一定沿橡皮条方向;读数不准和作图不准都可能使F与F不完全重合.,(2)弹簧测力计的分度值为0.1 N,要估读到下一位,其读数为2.10 N. (3)力F是用一只弹簧测力计拉橡皮条时的拉力,所以力F一定沿橡皮条方向,所以甲同学的实验比较符合实验事实.
9、(4)甲同学实验中造成误差的主要原因:可能是FC读数比真实值偏小,导致合力F方向向左偏,大小比F小;可能是FB,FC的方向判断有误差,进而作平行四边形时图示也不准确.,答案:(1)如图所示 0.55(0.02均可) (2)2.10 (3)甲 (4)FC读数比真实值偏小 确定力的方向不准、作图不准,反思总结 弹簧测力计的读数方法 (1)注意弹簧测力计的最小格为0.1 N,弹簧测力计读数要估读到分度值的下一位,小数点后要有两位数字. (2)作F-x图像时,并非所有实验数据都会落在图线上,则在选用数据计算时,这种误差较大点尽量避免选用.,【教教备用】 在“验证力的平行四边形定则”的实验中,以下哪些措
10、施能减小误差( ) A.两条细绳必须等长 B.弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平面平行 C.拉橡皮条的细绳要稍长一些,标记同一条细绳的方向时两标记点要适当远一些 D.实验中为保证获取较多的测量数据,可以超量程使用,解析:实验中,通过细绳来拉橡皮条,两细绳长度不需要相同,故A错误;本实验是通过在白纸上作力的图示来验证平行四边形定则,为了减小实验误差,弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行,否则,作出的是拉力在纸面上的分力,误差较大,故B正确;弹簧测力计标记同一细绳方向的两点要远些,作图时产生的角度误差会减小,故C正确;使用弹簧测力计时不能超过量程,否则会造成较大误差,甚至损害仪器,选项D错误.
11、,BC,热点三 实验创新与改进,新题体验,1.(2016合肥质检)某同学尝试用橡皮筋等器材验证力的平行四边形定则.他找到两条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子,设计了如下实验.将两条橡皮筋的一端与细绳连接,细绳下挂一重物,两橡皮筋的另一端也都连有细绳.实验时,先将两条橡皮筋的一端的细绳固定在墙上的钉子A上,其中一条橡皮筋任其下垂,如图中甲所示,再将另一条橡皮筋的另一端的细绳也固定在墙上的钉子B上,如图中乙所示.,(1)为完成实验,下述操作中必需的是 . A.两橡皮筋的另一端连接的细绳a,b长度要相同 B.要测量橡皮筋的原长 C.要测量甲和乙中橡皮
12、筋的长度 D.要记录甲中结点O的位置及过结点O的竖直方向 E.要记录乙中结点O的位置及过结点O的竖直方向 (2)对该实验“两条相同的橡皮筋”的理解正确的为 . A.橡皮筋的材料和原长相同即可 B.橡皮筋的材料和粗细相同即可 C.橡皮筋的材料、原长和粗细均要相同,解析:本实验的目的是验证力的平行四边形定则,研究合力与分力的关系,采用作合力与分力图示的方法来验证,根据实验原理需要知道橡皮筋的伸长量才能表示橡皮筋的弹力,故应该测量橡皮筋的原长.两条相同的橡皮筋是指橡皮筋的材料、原长和粗细均要相同.,答案:(1)BCE (2)C,2.(2016广州模拟)一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸
13、等物品,在家中验证力的平行四边形定则.,答案:(1)静止,解析:(1)要测量装满水的水壶的重力,需记下水壶静止时电子秤的示数F;,(1)如图(a),在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶,记下水壶 时电子秤的示数F;,(2)如图(b),将三细线L1,L2,L3的一端打结,另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水壶杯带上.水平拉开细线L1,在白纸上记下结点O的位置、 和电子秤的示数F1; (3)如图(c),将另一颗墙钉B钉在与O同一水平位置上,并将L1拴在其上.手握电子秤沿着(2)中L2的方向拉开细线L2,使 和三根细线的方向与(2)中重合,记录电子秤的示数F2; (4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力
14、F,F1,F2的图示,根据平行四边形定则作出F1,F2的合力F的图示,若 ,则平行四边形定则得到验证.,解析:(2)要画出平行四边形,需要记录分力的大小和方向,所以在白纸上记下结点O位置的同时,也要记录三细线的方向以及电子秤的示数F1; (3)已经记录了一个分力的大小,还要记录另一个分力的大小,则结点O位置不能变化,力的方向也都不能变化,所以应使结点O的位置和三根细线的方向与(2)中重合,记录电子秤的示数F2; (4)根据平行四边形定则作出F1,F2的合力F的图示,若F和F在误差范围内重合,则平行四边形定则得到验证.,答案:(2)三细线的方向 (3)结点O的位置 (4)F和F在误差范围内重合,
15、跟踪训练即时巩固 测效果,1.如图是“验证力的平行四边形定则”实验示意图.将橡皮条的一端固定于A点,图(甲)表示在两个拉力F1,F2的共同作用下,将橡皮条的结点拉长到O点;图(乙)表示准备用一个拉力F拉橡皮条,图(丙)是在白纸上根据实验结果画出的力的合成图示.,(1)有关此实验,下列叙述正确的是 (填正确答案标号). A.在进行图(甲)的实验操作时,F1,F2的方向必须互相垂直 B.在进行图(乙)的实验操作时,必须将橡皮条的结点拉到O点 C.在进行图(甲)的实验操作时,保证O点的位置不变,F1方向不变而大小变大时,F2一定变小 D.在误差允许的范围内,拉力F一定等于F1,F2的代数和,解析:(
16、1)F1,F2的方向之间的夹角是任意的,这样才会使实验具有普遍性,选项A错误;图(甲)与图(乙)的作用效果是等效的,选项B正确;实验中若F1变大而O点位置不变,则F2的大小和方向都要变化,F2有可能变大,也有可能先变小再变大,故选项C错误;拉力F与F1,F2之间满足平行四边形定则,故选项D错误.,答案:(1)B,(2)下列做法有利于减小误差的是 (填正确答案标号). A.F1,F2两个力的夹角越大越好 B.F1,F2两个力越大越好 C.在拉橡皮条时,弹簧测力计的外壳不要与纸面接触,产生摩擦 D.拉力F1,F2的方向应与纸面平行,弹簧及钩子不与弹簧测力计的外壳及纸面接触,产生摩擦,解析:(2)画平行四边形时,夹角稍大画出的平行四边形就会准些,但不是夹角越大越好,如果夹
