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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实验探究实验探究实验基础实验基础典例研习典例研习实验基础实验基础 解读实验解读实验萃取精华萃取精华实验探究实验探究 探寻结论探寻结论提升精度提升精度一、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为邻边用刻度尺作平为邻边用刻度尺作平行四边形行四边形, ,过过O O点画平行四边形的对角线点画平行四边形
2、的对角线, ,此对角线即为合力此对角线即为合力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计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. .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误差偶然误差读数数正正视、平、平视弹簧簧测力力计刻度刻度作作图(1)(1)两分力两分力夹角在角在6060120120之之间(2)(2)弹簧
3、簧测力力计读数尽量大数尽量大三、注意事项三、注意事项1.1.弹簧测力计使用前要检查指针是否指在零刻度线上弹簧测力计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. .2.2.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, ,拉动时弹簧不可与外壳相碰或摩擦拉动时弹簧不可与外壳相碰或摩擦. .3.3.在同一次实验中在同一次实验中, ,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. .4.4.在具体实验时在具体实验时, ,两分力间夹角不宜过大两分力间夹角不宜过大, ,也不宜过小也不宜过小, ,以以6060120120
4、为宜为宜. .5.5.读数时应正视、平视刻度读数时应正视、平视刻度. .6.6.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. .( (教师参考教师参考) )其他方案其他方案原理原理: :利用钩码代替弹簧测力计拉橡皮条利用钩码代替弹簧测力计拉橡皮条. .器材器材: :方木板、白纸、钩码七个方木板、白纸、钩码七个( (质量相等的质量相等的) )、橡皮条、光滑硬棒、橡皮条、光滑硬棒(2(2个个) )、细绳套、三角板、刻度尺、图钉细绳套、三角板、刻度尺、图钉( (若干若干).).步骤步骤: :(1)(1)将一根橡皮条的一
5、端固定在贴有白纸的竖直平整木板上将一根橡皮条的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上, ,另一端绑上另一端绑上两根细线两根细线. .(2)(2)在其中一根细线上挂上在其中一根细线上挂上5 5个质量相等的钩码个质量相等的钩码, ,使橡皮条拉伸使橡皮条拉伸, ,如图如图(a)(a)所示所示, ,记录钩码个数记录钩码个数, ,用铅笔描下结点位置用铅笔描下结点位置O O及此时细线的方向及此时细线的方向. .(3)(3)将步骤将步骤(2)(2)中的钩码取下中的钩码取下, ,分别在两根细线上挂上分别在两根细线上挂上4 4个和个和3 3个质量相等个质量相等的钩码的钩码, ,用光滑硬棒用光滑硬棒B,CB,C使两细
6、线互成角度使两细线互成角度, ,如图如图(b)(b)所示所示, ,小心调整小心调整B,CB,C的的位置位置, ,使橡皮条的结点拉到同样的位置使橡皮条的结点拉到同样的位置O,O,记录两根细线上钩码个数和细记录两根细线上钩码个数和细线的方向线的方向. .(4)(4)用图示法作图分析用图示法作图分析. .点评点评: :(1)(1)优点优点: :现象直观现象直观, ,作图简单作图简单, ,易于比较易于比较. .(2)(2)缺点缺点: :取值单一取值单一, ,不能取任意值验证不能取任意值验证. .典例研习典例研习 通法悟道通法悟道拓宽思路拓宽思路类型一类型一 实验原理及操作实验原理及操作【例例1 1】
7、(2017 (2017四川绵阳高一月考四川绵阳高一月考) )在在“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”的实验中的实验中, ,某同学的实验情况如图某同学的实验情况如图( (甲甲) )所示所示, ,其中其中A A为固定橡皮条的图钉为固定橡皮条的图钉,O,O为橡皮条与细绳的为橡皮条与细绳的结点结点,OB,OB和和OCOC为细绳套为细绳套. .(1)(1)图图( (乙乙) )是在白纸上根据实验结果画出的力的图示是在白纸上根据实验结果画出的力的图示, ,下列说法中正确的是下列说法中正确的是. .A.A.图图( (乙乙) )中的中的F F是力是力F F1 1和和F F2 2合力的理论值合力的理论
8、值,F,F是力是力F F1 1和和F F2 2合力的实验测量值合力的实验测量值B.B.图图( (乙乙) )中的中的FF是力是力F F1 1和和F F2 2合力的理论值合力的理论值,F,F是力是力F F1 1和和F F2 2合力的实验测量值合力的实验测量值C.C.在实验中在实验中, ,如果将细绳也换成橡皮条如果将细绳也换成橡皮条, ,那么对实验结果没有影响那么对实验结果没有影响D.D.在实验中在实验中, ,如果将细绳也换成橡皮条如果将细绳也换成橡皮条, ,那么对实验结果有影响那么对实验结果有影响解析解析: :(1)(1)理论值是利用平行四边形定则作出的合力理论值是利用平行四边形定则作出的合力,
9、,实验值是利用一个实验值是利用一个弹簧测力计时的拉力的值弹簧测力计时的拉力的值, ,选项选项B B正确正确; ;在本实验中在本实验中, ,细绳套换成橡皮条只细绳套换成橡皮条只是使测力计位置改变是使测力计位置改变, ,不会对实验结果产生影响不会对实验结果产生影响, ,选项选项C C正确正确. .答案答案: :(1)BC(1)BC(2)(2)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解析解析: : (2) (2)本实验采用的是等效替代的方法本实验采用的是等效替代的方法, ,
10、利用一个力的作用效果替代利用一个力的作用效果替代两个力的作用效果两个力的作用效果, ,从而确定合力和分力的关系从而确定合力和分力的关系. .答案答案: : (2)B (2)B (3)(3)在做本实验时在做本实验时, ,以下操作中错误的是以下操作中错误的是 .A.A.同一次实验过程中同一次实验过程中,O,O点位置允许变动点位置允许变动B.B.实验中实验中, ,弹簧测力计必须与木板平行弹簧测力计必须与木板平行, ,读数时视线要正对弹簧测力计刻度读数时视线要正对弹簧测力计刻度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
11、需调然后只需调节另一弹簧测力计拉力的大小和方向节另一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.实验中实验中, ,把橡皮条的另一端拉到把橡皮条的另一端拉到O O点时点时, ,两弹簧测力计之间夹角应取两弹簧测力计之间夹角应取90,90,以便于算出合力的大小以便于算出合力的大小解析解析: : (3) (3)在同一次实验中在同一次实验中O O点的位置不允许变动点的位置不允许变动. .做本实验的时候两个做本实验的时候两个弹簧测力计要平行于木板且同时拉动弹簧测力计要平行于木板且同时拉动, ,而且两个弹簧测力计之间的夹角而且两个弹簧测力计之间的夹角没有要求没有要求
12、. .答案答案: : (3)ACD (3)ACD类型二类型二 实验数据的处理实验数据的处理【例【例2 2】 (2017(2017全国全国卷卷,22),22)某探究小组做某探究小组做“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”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 mm)1 mm)的纸贴在水的纸贴在水平桌面上平桌面上, ,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( (位于图示部分位于图示部分之外之外),),另一端另一端P P位于位于y y
13、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标原点O,O,此时拉力此时拉力F F的大的大小可由测力计读出小可由测力计读出. .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
14、皮筋现使用两个测力计同时拉橡皮筋, ,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)中两条虚线所示的方中两条虚线所示的方向向, ,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的图的图示示, ,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
15、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的夹角的正的夹角的正切值为切值为 . .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允许的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内的误差范围之内, ,则该实验验证了力的平行四边形定则则该实验验证了力的平行四边形定则.答案答案: : (2) (2)见解析见解析4.04.00.050.05( (教师备用教师备用) )例例2-1:2-1:(2017(2017江西省宜春三中高一检测江西省宜春三中高一检测) )李明同学在做李明同学在做“互成角度的两互成角度的两个力的合成个力的合成”实验时实验时, ,利用坐
16、标纸记下了橡皮筋的结点位置利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O O点以及两只点以及两只弹簧测力计拉力的大小弹簧测力计拉力的大小, ,如图所示如图所示. .(1)(1)试在图中作出无实验误差情况下试在图中作出无实验误差情况下F F1 1和和F F2 2的合的合力图示力图示, ,并用并用F F表示此力表示此力. .解析解析: :(1)(1)用平行四边形定则作图用平行四边形定则作图, ,即以即以F F1 1,F,F2 2为两邻边作平为两邻边作平行四边形行四边形, ,对角线对角线OFOF就表示合力就表示合力F,F,如图所示如图所示( (标上箭头表明标上箭头表明方向方向).).答案答案: :(1)(1)见
17、解析见解析(2)(2)有关此实验有关此实验, ,下列叙述正确的是下列叙述正确的是 . .A.A.两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大B.B.橡皮筋的拉力是合力橡皮筋的拉力是合力, ,而弹簧测力计的拉力是分力而弹簧测力计的拉力是分力C.C.两次拉橡皮筋时两次拉橡皮筋时, ,需将橡皮筋结点拉到同一位置需将橡皮筋结点拉到同一位置O,O,这样做的目的是保证两次弹这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同簧测力计拉力的效果相同D.D.若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变
18、, ,只需调只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可整另一只弹簧测力计拉力的大小即可解析解析: : (2)(2)若两测力计夹角较大若两测力计夹角较大, ,两分力可以同时大于合力两分力可以同时大于合力, ,选项选项A A正确正确; ;结点结点受三个力作用受三个力作用, ,其中两弹簧测力计的拉力的合力与第三个力其中两弹簧测力计的拉力的合力与第三个力橡皮筋的拉橡皮筋的拉力力, ,是一对平衡力是一对平衡力, ,橡皮筋的拉力不是合力橡皮筋的拉力不是合力, ,选项选项B B错误错误; ;只有保证结点在同一只有保证结点在同一位置才能说明作用效果相同位置才能说明作用效果相同, ,选项选项C C正确正确; ;若两
19、个分力的大小变化而方向都不若两个分力的大小变化而方向都不变变, ,则合力必定变化则合力必定变化, ,不能使结点位置不能使结点位置O O不变不变, ,选项选项D D错误错误. .答案答案: : (2)AC (2)AC(3)(3)如图所示是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果如图所示是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果, ,其中比其中比较符合实验事实的是较符合实验事实的是 .(.(力力FF是用一只弹簧测力计拉时是用一只弹簧测力计拉时的图示的图示) )解析解析: : (3) (3)作图法得到的作图法得到的F F必为平行四边形的对角线必为平行四边形的对角线, ,单个弹簧测力计单个弹簧测力
20、计的拉力的拉力FF一定与橡皮筋共线一定与橡皮筋共线, ,故张华的实验比较符合实验事实故张华的实验比较符合实验事实. .答案答案: : (3) (3)张华张华 (4)(4)在以上实验结果比较符合实验事实的一位同学中在以上实验结果比较符合实验事实的一位同学中, ,造成误差的主要原造成误差的主要原因是因是( (至少写出两种情况至少写出两种情况) ) . .解析解析: : (4)F (4)F2 2的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左; ;作图时两虚作图时两虚线分别与线分别与F F1 1线和线和F F2 2线不严格平行线不严格平行.(.(其他合理原因均正确其他合理原因均正确) )答案答案: :(4)(4)见解析见解析
