《高中物理 第1部分 第3章 实验2 验证力的平行四边形定则课件 新人教版必修1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第1部分 第3章 实验2 验证力的平行四边形定则课件 新人教版必修1（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、理解教材新知理解教材新知把握热点考向把握热点考向应用创新演练应用创新演练考向一考向一考向二考向二考向三考向三第第三三章章相相互互作作用用实实验验二二验证验证力的力的平行平行四边四边形定形定则则 一、实验目的一、实验目的 (1)练习用作图法求两个力的合力。练习用作图法求两个力的合力。 (2)验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则。验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则。 二、实验原理二、实验原理 (1)若用一个力若用一个力F或两个力或两个力F1和和F2共同作用都能把橡皮条共同作用都能把橡皮条沿某一方向拉至相同长度，即力沿某一方向拉至相同长度，即力F与与F1、F2的共同作用效果的共同作用效果相
2、同，那么相同，那么F为为F1、F2的合力。的合力。 (2)用弹簧测力计分别测出用弹簧测力计分别测出F和和F1、F2的大小，并记下它的大小，并记下它们的方向，作出们的方向，作出F和和F1、F2的图示，以的图示，以F1、F2的图示为邻边的图示为邻边作平行四边形，其对角线即为用平行四边形定则求得的作平行四边形，其对角线即为用平行四边形定则求得的F1、F2的合力的合力F。 (3)比较比较F与与F，若它们的长度和方向在误差允许的范围，若它们的长度和方向在误差允许的范围内相等，则可以证明平行四边形定则的正确性。内相等，则可以证明平行四边形定则的正确性。 三、实验器材三、实验器材 方木板、白纸、弹簧测力计方
3、木板、白纸、弹簧测力计(两只两只)、橡皮条、细绳套、橡皮条、细绳套、三角板、刻度尺、图钉三角板、刻度尺、图钉(若干若干)。 四、实验步骤四、实验步骤 (1)用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。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用图钉把橡皮条的一端固定在A点，点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套。橡皮条的另一端拴上两个细绳套。 (3)用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长到某互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一位置一位置O，如图实，如图实21所示，记录两弹所示，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下簧测力
4、计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套点的位置及此时两细绳套的方向。的方向。图实图实21 (4)用铅笔和刻度尺从结点用铅笔和刻度尺从结点O沿两细绳套方向画直线，按沿两细绳套方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数F1和和F2的图示，的图示，并以并以F1和和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力边形的对角线，此对角线即为合力F的图示。的图示。 (5)只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置同样的位置O，记下
5、弹簧测力计的读数和细绳的方向，用刻度，记下弹簧测力计的读数和细绳的方向，用刻度尺从尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出这只弹簧测力计的拉点按同样的标度沿记录的方向作出这只弹簧测力计的拉力力F的图示。的图示。 (6)比较力比较力F与平行四边形定则求出的合力与平行四边形定则求出的合力F在大小和方在大小和方向上是否相同。向上是否相同。 (7)改变两个力改变两个力F1与与F2的大小和夹角，再重复实验两次。的大小和夹角，再重复实验两次。 五、误差分析五、误差分析 1误差来源误差来源 除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等。差等。 2减小误差的办法
6、减小误差的办法 (1)实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度，要按有效数字和弹簧测力计的精度正确读数和记录。度，要按有效数字和弹簧测力计的精度正确读数和记录。 (2)作图时用刻度尺借助于三角板，使表示两力的对边作图时用刻度尺借助于三角板，使表示两力的对边一定要平行。一定要平行。 (3)因两个分力因两个分力F1、F2间的夹角间的夹角越大，用平行四边形越大，用平行四边形定则作出的合力定则作出的合力F的误差的误差F就越大，所以，实验中不要把就越大，所以，实验中不要把取得太大，但也不宜太小，以取得太大，但也不宜太小，以60120之间为宜。之间为宜。
7、六、注意事项六、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记录结点O的位置。的位置。 (2)在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点O的位置一定的位置一定要相同。要相同。(保证作用效果相同保证作用效果相同) (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拉橡皮条，要反复做几次，使橡皮条拉到相同的长
8、度看弹簧测力计读数有无变化。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，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，再将所标点与去掉细绳套后，再将所标点与O点连直线确定力的方向。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，使所作力的图示稍大一些。同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些。 (6)用两个弹簧测力计勾住细绳套互成角度地拉橡皮用两个弹簧测
9、力计勾住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60到到120之间之间为宜。为宜。 例例1某同学在家中尝试验证某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮筋橡皮筋(遵循胡克定律遵循胡克定律)和若干小重物，和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：将两白纸、钉子，设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上，另一端上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为与第三条橡皮筋连接，结点为O，将
10、第三条橡皮筋的另一端，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物，如图实通过细绳挂一重物，如图实22所示所示图实图实22 (1)为完成实验，下述操作中不需要的是为完成实验，下述操作中不需要的是_。 A测量细绳的长度测量细绳的长度 B测量橡皮筋的原长测量橡皮筋的原长 C测量悬挂重物后橡皮筋的长度测量悬挂重物后橡皮筋的长度 D记录悬挂重物后结点记录悬挂重物后结点O的位置的位置 (2)钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是可采用的方法是_。 解析解析(1)必需测量橡皮筋的原长和悬挂重物后橡皮筋必需测量橡皮筋的原长和悬挂重物后橡皮筋的
11、长度，这样才能确定橡皮筋的伸长量，但是不需要测细绳的长度，这样才能确定橡皮筋的伸长量，但是不需要测细绳的长度。确定各力的大小，还需记录悬挂重物后结点的长度。确定各力的大小，还需记录悬挂重物后结点O的位置，的位置，同时记下三条橡皮筋所在的方向，以便确定各拉力的方向，同时记下三条橡皮筋所在的方向，以便确定各拉力的方向，根据平行四边形定则做出合力的图示。因此，根据平行四边形定则做出合力的图示。因此，(1)中不需要的中不需要的是是A。 (2)改变条件再次验证可采用更换不同的小重物的方法。改变条件再次验证可采用更换不同的小重物的方法。 答案答案(1) A(2)更换不同的小重物更换不同的小重物 例例2将橡
12、皮筋的一端固定在将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为细绳，每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计，每个沿着不同的方向拉弹簧测力计。当的弹簧测力计，每个沿着不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮筋的活动端拉到橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图实点时，两根细绳相互垂直，如图实23所示。这时弹簧测力计读数可从图中读出。所示。这时弹簧测力计读数可从图中读出。图实图实23 (1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为_ N和和_ N。 (2)在图实在图实24中的方
13、格纸上按作图法的要求画出这中的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。两个力及它们的合力。图实图实24 解析解析两弹簧测力计的读数分别为两弹簧测力计的读数分别为4.00 N和和2.50 N，作出合力如下图所示。，作出合力如下图所示。 答案答案(1)4.002.50(2)见解析图见解析图 例例3在课外活动小组进行研究性学习的过程中，某在课外活动小组进行研究性学习的过程中，某研究小组设计了一个实验来验证力的平行四边形定则，其研究小组设计了一个实验来验证力的平行四边形定则，其设计方案为：用三根相同的橡皮条、四个图钉、一把直尺设计方案为：用三根相同的橡皮条、四个图钉、一把直尺和一支铅笔、三张白
14、纸、平木板来验证力的平行四边形定和一支铅笔、三张白纸、平木板来验证力的平行四边形定则。其步骤如下：则。其步骤如下： 将拴有橡皮条的图钉将拴有橡皮条的图钉A、B适当张开钉在木板上，拉适当张开钉在木板上，拉第三根橡皮条，使三根橡皮条互成角度拉伸，待结点处的第三根橡皮条，使三根橡皮条互成角度拉伸，待结点处的图钉图钉O静止时，钉下静止时，钉下C图钉，并记录图钉图钉，并记录图钉O的位置和图钉的位置和图钉A、B、C的位置。的位置。 将将x1、x2、x3按一定比例图示表示出来，以按一定比例图示表示出来，以x1、x2为邻边为邻边作平行四边形，求出其对角线作平行四边形，求出其对角线OC，比较，比较OC与与OC的
15、长度的长度(即即x3的长度的长度)及方向，若相等，且在一条直线上，则达到目的，若及方向，若相等，且在一条直线上，则达到目的，若OC与与OC有一微小夹角有一微小夹角，则有误差，则有误差(如图实如图实25所示所示)：图实图实25 测出此时这三根橡皮条的长度测出此时这三根橡皮条的长度L1、L2、L3，分别算出它，分别算出它们的伸长量们的伸长量x1L1L0，x2L2L0，x3L3L0。 将三根橡皮条的一端都拴在一个图钉将三根橡皮条的一端都拴在一个图钉O上，将这三根橡上，将这三根橡皮条的另一端分别拴上图钉皮条的另一端分别拴上图钉A、B、C，注意此时四个图钉均未，注意此时四个图钉均未固定在板上。固定在板上
16、。 用刻度尺测出橡皮条的自由长度用刻度尺测出橡皮条的自由长度L0，注意从图钉脚之间，注意从图钉脚之间测起。测起。 (1)请你确定该研究小组的实验步骤的顺序是请你确定该研究小组的实验步骤的顺序是_。 (2)对于本实验下列论述中错误的是对于本实验下列论述中错误的是_。 A实验中用到了图钉实验中用到了图钉O受到三个共面共点力而静止，任受到三个共面共点力而静止，任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反的原理，使合意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反的原理，使合力和分力在一次实验中全部出现，从而简化了实验的过程力和分力在一次实验中全部出现，从而简化了实验的过程 B实验中用到了胡克定律，简化了力
17、的测量，可以不用实验中用到了胡克定律，简化了力的测量，可以不用弹簧测力计就完成实验弹簧测力计就完成实验 C由于实验中总有由于实验中总有OC与与OC的微小夹角的微小夹角，故实验有误，故实验有误差，该方法不可取差，该方法不可取 D三根橡皮条不能做到粗细、长短完全相同，是该实验三根橡皮条不能做到粗细、长短完全相同，是该实验的主要误差来源之一的主要误差来源之一 解析解析(1)该实验的过程中应该首先将三根橡皮条拴该实验的过程中应该首先将三根橡皮条拴在图钉上，这样便于测橡皮条的原长，之后就要固定两个在图钉上，这样便于测橡皮条的原长，之后就要固定两个图钉拉第三根橡皮条到适当的位置进行实验，把第三个图图钉拉第
18、三根橡皮条到适当的位置进行实验，把第三个图钉也固定好后就可测每根橡皮条的长度并计算出伸长量，钉也固定好后就可测每根橡皮条的长度并计算出伸长量，最后按照胡克定律转换成力，作出力的图示进行实验研究，最后按照胡克定律转换成力，作出力的图示进行实验研究，所以正确的实验步骤是所以正确的实验步骤是。 (2)该实验的关键是应用三个共点力平衡的推论进行实验原该实验的关键是应用三个共点力平衡的推论进行实验原理的改进，应用胡克定律将测量力的大小转换为测橡皮条的长理的改进，应用胡克定律将测量力的大小转换为测橡皮条的长度，所以选项度，所以选项A、B都正确；任何实验都有误差，误差是不可避都正确；任何实验都有误差，误差是
19、不可避免的，不能因为有误差就把实验完全否定，故选项免的，不能因为有误差就把实验完全否定，故选项C错误；实错误；实验的误差有系统误差和偶然误差，都是不可避免的，该实验也验的误差有系统误差和偶然误差，都是不可避免的，该实验也是一样的，从系统误差来看，影响该实验的主要因素不是原理，是一样的，从系统误差来看，影响该实验的主要因素不是原理，而是器材，特别是橡皮条的长短和粗细，所以说三根橡皮条不而是器材，特别是橡皮条的长短和粗细，所以说三根橡皮条不能做到粗细、长短完全相同，是该实验的主要误差来源之一，能做到粗细、长短完全相同，是该实验的主要误差来源之一，故选项故选项D也是对的。也是对的。 答案答案(1)(2)C
