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1、实验验证力的平行四边形定则实验验证力的平行四边形定则科学探究实验科学探究实验解读实验基础解读实验基础感悟解题规律感悟解题规律解读实验基础解读实验基础萃取实验精华萃取实验精华一、作图分析一、作图分析1.1.理论值理论值: :用铅笔和刻度尺从结点用铅笔和刻度尺从结点O O沿两细绳套方向画直线沿两细绳套方向画直线, ,按选定的标度按选定的标度作出两只弹簧测力计的读数作出两只弹簧测力计的读数F F1 1和和F F2 2的图示的图示, ,并以并以F F1 1和和F F2 2为邻边作平行四边形为邻边作平行四边形, ,过过O O点画平行四边形的对角线点画平行四边形的对角线, ,此对角线即为合力此对角线即为合
2、力F F的图示的图示. .2.2.测量值测量值: :用刻度尺从用刻度尺从O O点按同样的标度沿记录的方向作出一只弹簧测力点按同样的标度沿记录的方向作出一只弹簧测力计的拉力计的拉力FF的图示的图示. .3.3.相比较相比较: :比较力比较力FF与按照平行四边形定则求出的合力与按照平行四边形定则求出的合力F F在大小和方向上在大小和方向上是否相同是否相同. .科学探究实验科学探究实验突破实验核心突破实验核心二、误差分析二、误差分析产生原因产生原因减小方法减小方法偶然偶然误差误差读数数误差差作作图误差差读数数时眼睛要正眼睛要正视刻度刻度线规范作范作图系统系统误差误差弹簧簧测力力计本身的本身的误差差调
3、零、两零、两弹簧簧测力力计对拉拉读数相等数相等三、注意事项三、注意事项1.1.正确使用弹簧测力计正确使用弹簧测力计(1)(1)实验中的两只弹簧测力计的选取方法是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将两只弹簧测力计调零后互钩水平对拉过程中水平对拉过程中, ,读数相同读数相同, ,则可选则可选; ;若读数不同若读数不同, ,应另换或调校应另换或调校, ,直至相同直至相同为止为止. .(2)(2)使用前要检查指针是否指在零刻度线上使用前要检查指针是否指在零刻度线上, ,否则应校正零位否则应校正零位. .还需用钩码检查是否存在还需用钩码检查是否存在示值误差示值误差, ,若
4、存在若存在, ,应加以校正应加以校正. .(3)(3)被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致, ,拉动时弹簧及挂钩不可与外壳相碰以拉动时弹簧及挂钩不可与外壳相碰以避免产生摩擦避免产生摩擦. .(4)(4)读数时应正对、平视刻度读数时应正对、平视刻度. .2.2.规范实验操作规范实验操作(1)(1)不要直接以橡皮条端点为结点不要直接以橡皮条端点为结点, ,可用一段细绳连两细绳套可用一段细绳连两细绳套, ,以三绳交点为结点以三绳交点为结点, ,应使应使结点小些结点小些, ,以便准确地记录结点以便准确地记录结点O O的位置的位置. .(2)(2)在同一次实验中在
5、同一次实验中, ,使橡皮条拉长时结点使橡皮条拉长时结点O O的位置一定要相同的位置一定要相同. .(3)(3)使用弹簧测力计测力时使用弹簧测力计测力时, ,读数应尽量大些读数应尽量大些, ,但不能超出它的测量范围但不能超出它的测量范围. .(4)(4)细绳套应适当长一些细绳套应适当长一些, ,便于确定力的方向便于确定力的方向. .不要直接沿细绳套的方向画直线不要直接沿细绳套的方向画直线, ,应在细应在细绳套末端用铅笔画一个点绳套末端用铅笔画一个点, ,去掉细绳套后去掉细绳套后, ,再将所标点与再将所标点与O O点连一直线确定力的方向点连一直线确定力的方向. .(5)(5)在同一次实验中在同一次
6、实验中, ,画力的图示所选定的标度要相同画力的图示所选定的标度要相同, ,并且要恰当选取标度并且要恰当选取标度, ,使所作力使所作力的图示稍大一些的图示稍大一些. .类型一类型一感悟解题规律感悟解题规律培养科学思维培养科学思维基本实验步骤及操作的考查基本实验步骤及操作的考查【典例典例1 1】 (2017(2017盐城高一期末盐城高一期末) )在在“探究求合力的方法探究求合力的方法”的实验中的实验中(1)(1)本实验采用的科学方法是本实验采用的科学方法是 . .A.A.理想实验法理想实验法B.B.等效替代法等效替代法C.C.控制变量法控制变量法D.D.建立物理模型法建立物理模型法(2)(2)(
7、(多选多选) )为了减小实验误差为了减小实验误差, ,实验时应实验时应. .A.A.拉橡皮条的绳细一些且长一些拉橡皮条的绳细一些且长一些, ,实验效果较好实验效果较好B.B.拉橡皮条时拉橡皮条时, ,弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行C.C.实验中实验中, ,先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程, ,然后只需然后只需调节另一个弹簧测力计拉力的大小和方向调节另一个弹簧测力计拉力的大小和方向, ,把橡皮条另一端拉到把橡皮条另一端拉到O O点点D.D.拉力拉力F F1 1和和F F2
8、 2的夹角越大越好的夹角越大越好(3)(3)下面是该实验中的两个实验步骤下面是该实验中的两个实验步骤: :A.A.在水平放置的方木板上固定一张白纸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用图钉把橡皮条的一端固定在方木板上木板上, ,另一端拴上两个绳套另一端拴上两个绳套, ,通过细绳同时用两个弹簧测力计通过细绳同时用两个弹簧测力计( (弹簧测力弹簧测力计与方木板平面平行计与方木板平面平行) )互成角度地拉橡皮条互成角度地拉橡皮条, ,使它与细绳的结点到达某一使它与细绳的结点到达某一位置位置O O点点, ,在白纸上用铅笔记下在白纸上用铅笔记下O O点的位置和读出两个弹簧测
9、力计的示数点的位置和读出两个弹簧测力计的示数F F1 1和和F F2 2. .B.B.只用一个弹簧测力计只用一个弹簧测力计, ,通过细绳拉橡皮条通过细绳拉橡皮条, ,使它的伸长量与两个弹簧测使它的伸长量与两个弹簧测力计拉时相同力计拉时相同, ,读出此时弹簧测力计的示数读出此时弹簧测力计的示数FF和记下细绳的方向和记下细绳的方向. .请指出以上步骤中的错误或疏漏请指出以上步骤中的错误或疏漏: :A A中是中是 . .B B中是中是 . .思思路路点点拨拨 (1)(1)本本实实验验中中采采用用两两个个力力的的合合力力与与一一个个力力作作用用效效果果相相同同来来验验证平行四边形定则证平行四边形定则,
10、 ,因此采用因此采用“等效法等效法”. .(2)(2)在在实实验验中中使使用用一一个个弹弹簧簧测测力力计计拉拉细细线线与与两两个个弹弹簧簧测测力力计计拉拉细细线线的的作作用用效效果果要要相相同同( (即即结结点点拉拉到到同同一一位位置置),),本本实实验验采采用用作作合合力力与与分分力力图图示示的的方方法法来来验验证证, ,两两细细线线的的夹夹角角不不要要太太小小也也不不要要太太大大, ,但但拉拉弹弹簧簧测测力力计计时时必必须须保保证证与与木木板板平面平行平面平行. .解解析析: :(1)(1)在在本本实实验验中中要要保保证证两两个个弹弹簧簧测测力力计计的的拉拉力力与与一一个个弹弹簧簧测测力力
11、计计的的拉拉力效果相同力效果相同, ,采用的科学方法是等效替代法采用的科学方法是等效替代法, ,故选故选B.B.(2)(2)为为方方便便记记录录拉拉力力的的大大小小与与方方向向, ,拉拉橡橡皮皮条条的的绳绳细细一一些些且且长长一一些些, ,实实验验效效果果较较好好, ,故故选选项项A A正正确确; ;为为减减小小实实验验误误差差, ,拉拉橡橡皮皮条条时时, ,细细绳绳应应贴贴近近木木板板且且与与木木板板平平面面平平行行, ,故故选选项项B B正正确确; ;实实验验中中, ,先先将将其其中中一一个个弹弹簧簧测测力力计计沿沿某某一一方方向向拉拉某某一一值值, ,并并不不是是把把其其拉拉到到最最大大
12、量量程程, ,故故选选项项C C错错误误; ;为为减减小小实实验验误误差差, ,拉拉力力F F1 1和和F F2 2的夹角要适当大些的夹角要适当大些, ,并不是越大越好并不是越大越好, ,故选项故选项D D错误错误. .(3)(3)实验时应记录拉力的大小与方向实验时应记录拉力的大小与方向, ,由实验步骤可知由实验步骤可知,A,A中没有记录两拉力中没有记录两拉力的方向的方向; ;为保证拉力的作用效果相同为保证拉力的作用效果相同, ,两次实验应使橡皮条的形变量相同两次实验应使橡皮条的形变量相同, ,应应把结点拉到同一位置把结点拉到同一位置O,O,实验步骤实验步骤B B中没有说明把结点拉到中没有说明
13、把结点拉到O O点点. .答案答案: :(1)B(1)B(2)AB(2)AB(3)(3)没有记录两拉力的方向没有把结点拉到没有记录两拉力的方向没有把结点拉到O O点点针对训练针对训练1 1- -1 1(2017(2017辽宁葫芦岛高一检测辽宁葫芦岛高一检测) )在在“研究合力与两个分力研究合力与两个分力的关系的关系”的实验中的实验中, ,实验器材如图所示实验器材如图所示. .实验时图板应该实验时图板应该 ( (填填“水平放置水平放置”“”“竖直放置竖直放置”或或“任何方向放置任何方向放置”);”);用两只弹簧测力计分用两只弹簧测力计分别挂在细绳套上别挂在细绳套上, ,互成角度地拉橡皮条互成角度
14、地拉橡皮条, ,使它伸长到某一位置使它伸长到某一位置O O点静止点静止. .此此时时, ,必须记录的是必须记录的是 ( (用字母表示用字母表示).).A.OA.O点的位置点的位置 B.B.两只弹簧测力计的示数两只弹簧测力计的示数C.C.橡皮条固定端位置橡皮条固定端位置D.D.橡皮条的伸长长度橡皮条的伸长长度E.E.两条细绳套间的夹角两条细绳套间的夹角F F、两条细绳套的方向、两条细绳套的方向解析解析: :在进行该实验时为了便于记录两弹力的方向在进行该实验时为了便于记录两弹力的方向, ,实验时将弹簧测力计水实验时将弹簧测力计水平放置平放置, ,本实验采取本实验采取“等效替代法等效替代法”, ,即
15、一只弹簧测力计拉绳套和两只弹簧即一只弹簧测力计拉绳套和两只弹簧测力计拉绳套效果相同测力计拉绳套效果相同, ,因此需要记录因此需要记录O O点位置点位置, ,以便两次都拉到同一位置以便两次都拉到同一位置, ,在求两个力的合力时在求两个力的合力时, ,需要知道其大小和方向需要知道其大小和方向, ,因此该实验需要记录弹簧测因此该实验需要记录弹簧测力计的读数以及绳套的方向力计的读数以及绳套的方向. .答案答案: :水平放置水平放置ABEABE类型二类型二 实验数据的处理及误差分析实验数据的处理及误差分析【典例典例2 2】 将橡皮筋的一端固定在将橡皮筋的一端固定在A A点点, ,另一端拴上两根细绳另一端
16、拴上两根细绳, ,每根细绳每根细绳分别连着一个量程为分别连着一个量程为5 N5 N、分度值为、分度值为0.1 N0.1 N的弹簧测力计的弹簧测力计, ,沿着两个不同沿着两个不同的方向拉弹簧测力计的方向拉弹簧测力计. .当橡皮筋的活动端拉到当橡皮筋的活动端拉到O O点时点时, ,两根细绳相互垂直两根细绳相互垂直, ,如图所示如图所示. .这时弹簧测力计的示数可从图中读出这时弹簧测力计的示数可从图中读出. .(1)(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 N和和 N.(N.(只只需读到需读到0.1 N)0.1 N)(2)(2)在方格纸上按作图法的要
17、求画出这两个力及它们的合力在方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力. .解析解析: :(1)(1)弹簧测力计的分度值为弹簧测力计的分度值为0.1 N,0.1 N,因此因此, ,竖直向下的弹簧测力计的读竖直向下的弹簧测力计的读数为数为2.5 N,2.5 N,水平向右的弹簧测力计的读数为水平向右的弹簧测力计的读数为4.0 N.4.0 N.(2)(2)选方格纸中一个小方格的边长表示选方格纸中一个小方格的边长表示0.5 N,0.5 N,合力如图所示合力如图所示. .答案答案: :见解析见解析针对训练针对训练2 2- -1 1(2017(2017全国全国卷卷,22),22)某探究小组做某探究小组
18、做“验证力的平行四验证力的平行四边形定则边形定则”实验实验, ,将画有坐标轴将画有坐标轴( (横轴为横轴为x x轴轴, ,纵轴为纵轴为y y轴轴, ,最小刻度表示最小刻度表示1 1 mm)mm)的纸贴在水平桌面上的纸贴在水平桌面上, ,如图如图(a)(a)所示所示. .将橡皮筋的一端将橡皮筋的一端Q Q固定在固定在y y轴上的轴上的B 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 P位于位于y y轴上的轴上的A A点时点时, ,橡皮筋处于原长橡皮筋处于原长. .(1)(1)用一只测力计将橡皮筋的用一只测力计将橡皮筋的P P端沿端沿y y轴从轴从A A点拉至坐标原点点拉至坐
19、标原点O,O,此时拉力此时拉力F F的的大小可由测力计读出大小可由测力计读出. .测力计的示数如图测力计的示数如图(b)(b)所示所示,F,F的大小为的大小为 N.N.解析解析: :(1)(1)由图可知由图可知,F,F的大小为的大小为4.0 N.4.0 N.答案答案: :(1)4.0(1)4.0(2)(2)撤去撤去(1)(1)中的拉力中的拉力, ,橡皮筋橡皮筋P P端回到端回到A A点点; ;现使用两个测力计同时拉橡皮现使用两个测力计同时拉橡皮筋筋, ,再次将再次将P P端拉至端拉至O O点点, ,此时观察到两个拉力分别沿图此时观察到两个拉力分别沿图(a)(a)中两条虚线所示中两条虚线所示的方
20、向的方向, ,由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F F1 1=4.2 N=4.2 N和和F F2 2=5.6 N.=5.6 N.用用5 mm5 mm长度的线段表示长度的线段表示1 N1 N的力的力, ,以以O O为作用点为作用点, ,在图在图(a)(a)中画出力中画出力F F1 1,F,F2 2的的图示图示, ,然后按平行四边形定则画出它们的合力然后按平行四边形定则画出它们的合力F F合合; ;FF合合的大小为的大小为 N,FN,F合合与拉力与拉力F F的夹角的正切值为的夹角的正切值为 . .若若F F合合与拉力与拉力F F的大小及方向的偏差均在实验所
21、允许的误差范围之内的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内, ,则该则该实验验证了力的平行四边形定则实验验证了力的平行四边形定则. .解析解析: : (2) (2)以以F F1 1,F,F2 2为邻边作出平行四边形为邻边作出平行四边形, ,用刻度尺量得平行四边形对角线用刻度尺量得平行四边形对角线长为长为20.0 mm,20.0 mm,所以所以F F合合= = 1 N=4.0 N,1 N=4.0 N,用刻度尺量得用刻度尺量得F F合合偏离偏离F F方向的距方向的距离为离为1.0 mm,1.0 mm,量得量得OCOC长为长为20.0 mm.20.0 mm.故故F F合合与拉力与拉力F F的夹角正切值为的夹角正切值为tan = =0.05.tan = =0.05.答案答案: : (2) (2)见解析见解析4.04.00.050.05点击进入点击进入课后巩固提升课后巩固提升
