实验三-验证力的平行四边形定则.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,【,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.,【,实验原理,】,一个力,F,的作用效果和两个力,F,1,、,F,2,的作用效果都,是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点,所以力,F,就是这两个力,F,1,和,F,2,的合力,作出力,F,的图示.,再根据平行四边形定则作出力,F,1,和,F,2,的合力,F,的图,示,比较,F,和,F,的大小和方向是否相同,若相同,则说,明互成角度两个力合成时遵循平行四边形定则.,实验三 验证力的平行四边形定则,要点归纳,【,实验器材,】,方木板一块、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、,细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(几个)、细,芯铅笔.,【,实验步骤,】,1.用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上.并用图,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.,2.用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地,拉像皮条,使橡皮条伸长到某一位置,O,如图1所示,记录两弹簧测力计的读数,用铅笔描下,O,点的位置及,此时两细绳套的方向.,图1,3.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,O,记下弹簧测力计的读数和细绳套的,方向.,4.用铅笔和刻度尺从结点,O,沿两条细绳套方向画直,线,按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数,F,1,和,F,2,的图示，并以,F,1,和,F,2,为邻边用刻度尺作平行四边,形,过,O,点画平行四边形的对角线，此对角线即为合,力,F,的图示.,5.用刻度尺从,O,点按同样的标度沿记录的方向作出只,用一只弹簧测力计的拉力,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,的大小和方向是否相同.,白纸钉在木板处,两秤同拉有角度,读数画,线选标度,再用一秤拉同处,作出力的矢量图.,锦囊妙诀,交流与思考,每次实验都必须保证结点的位置保持,不变,这体现了怎样的物理思想方法？若两次橡皮条,的伸长长度相同,能否验证平行四边形定则？,每次实验保证结点位置保持不变,是为了使合,力的作用效果与两个分力共同作用的效果相同，这是,物理学中等效替换的思想方法.由于力不仅有大小,还,有方向，若两次橡皮条的伸长长度相同但结点位置不,同，说明两次效果不同,不满足合力与分力的关系,不,能验证平行四边形定则.,提示,【,误差分析,】,1.用两个测力计拉橡皮条时,橡皮条、细绳和测力计,不在同一个平面内,这样两个测力计的水平分力的,实际合力比由作图法得到的合力小.,2.结点,O,的位置和两个测力计的方向画得不准,造成,作图的误差.,3.两个分力的起始夹角,太大,如大于120,再重做,两次实验，为保证结点,O,位置不变（即保证合力不,变),则,变化范围不大，因而测力计示数变化不显,著,读数误差大.,4.作图比例不恰当造成作图误差.,5.读数时应正对、平视刻度.,6.两拉力,F,1,和,F,2,夹角不宜过小,作力的图示,标度要,一致.,如何设计实验探究两力合力随角度的变,化规律？如何观察合力的变化规律？,保持两力的大小不变,改变两力之间的夹角,使两力的合力发生变化,可以通过观察结点的位置变,化,判断合力大小的变化情况,结点离固定点越远,说,明两力的合力越大.,交流与思考,提示,【,例1,】,在做“验证力的平行四边形定则”实验时,橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧秤把橡皮,条的另一端拉到某一确定的,O,点,以下操作中正确的,是 (),A.同一次实验过程中,O,点位置允许变动,B.实验中,弹簧秤必须与木板平行,读数时视线要正,对弹簧秤刻度,C.实验中,先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大,量程,然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向,把橡皮条另一端拉到,O,点,D.实验中,把橡皮条的另一端拉到,O,点时,两弹簧秤之,间夹角应取90,以便于算出合力的大小,典例剖析,思路点拨,(1)该实验中怎样使合力与分力产生的效,果相同?,(2)实验操作中要注意哪些问题?,解析,从橡皮条固定点,到,O,点的连线方向,是合力的作,用线方向,如果,O,点变动,那么合力的大小、方向都要,变化，就不能验证力的平行四边形定则,故A选项错.,C选项中,因一个弹簧秤已拉到最大量程,再通过另一,个弹簧秤拉橡皮条到,O,点时,另一个弹簧秤可能超过最,大量程,造成损坏,或读数不准,故C选项错.互成角度,的两个力的合成,是利用平行四边形定则合成的,两个,分力成任意角度都适用,不必成90角,故D选项错.,答案,B,【,例2,】,将橡皮筋的一端固定在,A,点,另一端拴上两根,细绳,每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度,为0.1 N的弹簧测力计.沿着两个不同的方向拉弹簧测,力计.当橡皮筋的活动端拉到,O,点时,两根细绳相互垂,直,如图2所示.这时弹簧测力计的读数可从图中读出.,图2,(1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为,_N和_N.,(2)在图3所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个,力及它们的合力.,图3,(3)图4(,A,)(,B,)两图是两位同学得到的实验结果,其中,哪一个图符合实际?若合力测量值,F,是准确的，则,F,与,F,有误差的原因可能是哪些?,图4,(1)读数时要符合有效数字的要求.,(2)合理选取标度,作出两分力,再应用平行四边形定,则作出合力.,(3),F,是用一个测力计拉橡皮条所得到的,应在什么,方向上?,解析,(1)弹簧测力计的最小刻度为0.1 N,读数时应,估读一位,所以读数分别为2.50 N和4.00 N.,思路点拨,(2)取一个小方格的边长表示0.50 N,作出两个力及,它们的合力.,(3),F,是用一个测力计拉橡皮条所得到的,其方向一,定在橡皮条所在直线上,所以,B,图符合实际,误差的原,因主要是弹簧测力计读数误差,确定分力方向不够准,确等原因.,答案,(1)2.50 4.00 (2)见解析图,(3),B,图误差原因见解析,【,例3,】,请不用弹簧秤,只用三条相同的橡皮条、四个,图钉、一把直尺和一支铅笔、三张白纸、平木板来,验证平行四边形法则.,解析,仅用橡皮条也可验证平行四,边形定则,其步骤、方法如下:,(1)将三条橡皮条的一端都拴在一个,图钉,O,上,将这三条橡皮条的另一端,分别再拴一个图钉,A,、,B,、,C,注意此时四个图钉均未,固定在板上,如右图所示.,创新实验,(2)用直尺测出橡皮条的自由长度,L,0,注意从图钉脚之,间测起.,(3)将拴有橡皮条的图钉,A,、,B,适当张开钉在木板上，,拉第三根橡皮条,C,即使三条橡皮条互成角度拉伸,待,节点处的图钉,O,静止时,钉下,C,图钉,并记录图钉,O,的,位置(注意此时,O,图钉不能钉)记录图钉,A,、,B,、,C,的位,置.(此时图钉有孔,不需铅笔),(4)测出这三条橡皮的长度,L,1,、,L,2,、,L,3,分别算出它们,的伸长量,X,1,=,L,1,-,L,0,X,2,=,L,2,-,L,0,X,3,=,L,3,-,L,0,.,(5)将,X,1,、,X,2,、,X,3,按一定比例图示出来,以,X,1,、,X,2,为邻,边作平行四边形,求出其对角线,OC,.比较,OC,与,OC,的长度(即,X,3,的长度),如果相等,且在一条直线上,则,达到目的.若,OC,与,OC,有一微小夹角,则有误差,(如上图所示).,本实验是根据图钉,O,受到三个平面共点力而静止.任意,两个力的合力与第三个力大小相等方向相反的原理.,答案,见解析,1.在“验证力的平行四边形定则”的实验中,某同学,的实验情况如图5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.,(1)图乙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 (),素能提升,图乙中的,F,是力,F,1,和,F,2,合力的理论值,F,是力,F,1,和,F,2,合力的实际测量值,图乙的,F,是力,F,1,和,F,2,合力的理论值,F,是力,F,1,和,F,2,合力的实际测量值,在实验中,如果将细绳也换成橡皮条,那么对实验,结果没有影响,在实验中,如果将细绳也换成橡皮条,那么对实验,结果有影响,图5,A.B.C.D.,(2)本实验采用的科学方法是_(填字母代号),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,解析,(1)从图乙中可以看出,F,是根据平行四边,形定则作出的理论值,F,为合力的实际测量值;本实验,用两个弹簧秤拉像皮条和一个弹簧秤拉橡皮条效果相,同,都使结点,O,到达同一位置,至于,OB,、,OC,是细绳还,是橡皮条则没有关系,故,B,正确.,(2)本实验采用的科学方法是等效替代法,B,项正确.,答案,(1),B,(2),B,2.在“验证力的平行四边形定则”中,采取下列哪些,方法和步骤不能减小实验误差 (),A.两个分力,F,1,、,F,2,间的夹角要适当小些,B.两个分力,F,1,、,F,2,的大小要适当大些,C.拉橡皮条的细绳要稍长一些,D.实验前先把两个弹簧秤的钩子互相钩住,平放在桌,子上,向相反方向拉动,检查读数是否相同,A,3.某同学在做“验证力的平行四边形定则”的实验,中,主要实验步骤如下:,A.在桌面上放一块木板,在木板上铺一张白纸,用图,钉把白纸钉在木板上,B.用图钉把橡皮条的一端固定在木板上的,A,点，在,橡皮条的另一端拴上两条细绳,细绳的另一端打成,绳套,C.用两个弹簧秤分别勾住绳套,平行于木板且互成角,度地拉橡皮条,把橡皮条的结点拉到某一位置,O,记,录下,O,点的位置和两条细绳的方向，读出两个弹簧,秤的示数,D.按选好的比例,用铅笔和刻度尺作出两个弹簧秤的,拉力,F,1,和,F,2,的图示,并用平行四边形定则求出合力,F,E.只用一个弹簧秤,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读,出弹簧秤的示数,记下细绳的方向，按同一比例作出,这个力,F,的图示,F.比较力,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:,(1)有重要遗漏的步骤序号是_;,(2)遗漏的内容是_.,解析,本实验的基本思想是“等效替代”,用一个弹,簧秤拉橡皮条和两个弹簧秤拉的效果相同,所以要把,橡皮条的结点拉到同一位置,O,点.,答案,(1),E,(2),E,中未说明是否把橡皮条的结点拉到了,O,点,4.在做“验证力的平行四边形定则,”,的实验中，在水,平放置的木板上垫一张白纸,把橡皮条的一端固定,在,A,点上,另一端连接两根细线,然后通过细线用两,个互成角度的弹簧秤来拉橡皮条,使橡皮条伸长到,某一点,O,此时需记录下：,(1)_,(2)_,(3)_.,然后改用一个弹簧秤把橡皮条拉到,O,点后再记录下：,(4)_,(5)_.,(6)如图6所示,是该同学完成验证力的平行四边形定,则实验操作后得到的数据图,请选好比例在方框中作,图完成该同学未完成的实验数据处理.,图6,解析,作图象时以,O,点为起点作,F,1,、,F,2,、,F,的图示,且要按同一比例；要用三角板和刻度尺规范地作出平,行四边形.,答案,(1)两弹簧秤的读数 (2)结点,O,的位置,(3)两细线的方向 (4)弹簧秤的读数 (5)细线的方,向 (6)见解析图,5.小明同学在学完力的合成与分解后,想在家里做实,验验证力的平行四边形定则.他从学校的实验室里,借来两只弹簧测力计,按如下步骤进行实验.,A.在墙上贴一张白纸用来记录弹簧弹力的大小和方,向,B.在一只弹簧测力计的下端悬挂一装满水的水杯,记下静止时弹簧测力计的读数,F,.,C.将一根大约30 cm长的细线从纸带中穿过，再将,细线两端拴在两只弹簧测力计的挂钩上.在靠近白,纸处用手对称地拉开细线,使两只弹簧测力计的读数,相等，在白纸上记下细线的方向和弹簧测力计的读,数.如图7甲所示.,D.在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力,的图示,如图乙所示,根据力的平行四边形定则可求,出这两个力的合力,F,.,图7,(1)在步骤,C,中,弹簧测力计的读数为_N.,(2)在步骤,D,中,合力,F,=_N.,(3)若_,就可以验证力的平行四边形定则.,答案,(1)3.00 (2)5.20.2 (3),F,近似在竖直,方向,且数值与,F,近似相等,返回,