2019年高考物理大一轮复习-实验03-探究力的平行四边形定则-新人教版.ppt

运动的描述匀变速直线运动运动的描述匀变速直线运动第第 一一 章章实验三探究力的平行四边形定则实验三探究力的平行四边形定则0202实 验 能 力0303实 验 创 新栏目导航0101实 验 基 础0404模 拟 演 练0101实 验 基 础一、实验目的一、实验目的1掌握弹簧测力计的正确使用方法掌握弹簧测力计的正确使用方法2验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则二、实验原理二、实验原理互互成成角角度度的的两两个个力力与与一一个个力力产产生生相相同同的的效效果果，看看它它们们用用平平行行四四边边形形定定则则求求出出的的合力与这一个力是否在实验误差允许范围内相等合力与这一个力是否在实验误差允许范围内相等三、实验器材三、实验器材木板、白纸、图钉若干，橡皮条、细绳、弹簧秤两个、三角板、刻度尺木板、白纸、图钉若干，橡皮条、细绳、弹簧秤两个、三角板、刻度尺四、实验步骤四、实验步骤1用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上2用用两两个个弹弹簧簧秤秤分分别别钩钩拉拉两两个个细细绳绳套套，互互成成角角度度地地拉拉橡橡皮皮条条，使使橡橡皮皮条条伸伸长长，结点到达某一位置结点到达某一位置O3用用铅铅笔笔描描下下结结点点O的的位位置置和和两两条条细细绳绳的的方方向向，并并记记录录弹弹簧簧秤秤的的读读数数，利利用用刻刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F4只只用用一一个个弹弹簧簧秤秤，通通过过细细绳绳套套把把橡橡皮皮条条的的结结点点拉拉到到与与前前面面相相同同的的位位置置O，记记下弹簧秤的读数下弹簧秤的读数F和细绳的方向和细绳的方向5比比较较F与与用用平平行行四四边边形形定定则则求求得得的的合合力力F，在在实实验验误误差差允允许许的的范范围围内内是是否否相相等等某某同同学学做做“验验证证力力的的平平行行四四边边形形定定则则”的的实实验验情情况况如如图图甲甲所所示示，其其中中A为为固固定定橡橡皮皮条条的的图图钉钉，O为为橡橡皮皮条条与与细细绳绳的的结结点点，OB和和OC为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图图甲图乙图甲图乙(1)如如果果没没有有操操作作失失误误，图图乙乙中中的的F与与F两两力力中中，方方向向一一定定沿沿AO方方向向的的是是_(2)本实验采用的科学方法是本实验采用的科学方法是_A理想实验法理想实验法B等效替代法等效替代法C控制变量法控制变量法 D建立物理模型法建立物理模型法(3)实验时，主要的步骤是：实验时，主要的步骤是：A在在桌桌上上放放一一块块方方木木板板，在在方方木木板板上上铺铺一一张张白白纸纸，用用图图钉钉把把白白纸纸钉钉在在方方木木板板上；上；B用用图图钉钉把把橡橡皮皮条条的的一一端端固固定定在在板板上上的的A点点，在在橡橡皮皮条条的的另另一一端端拴拴上上两两条条细细绳绳，细绳的另一端系着绳套；细绳的另一端系着绳套；C用用两两个个弹弹簧簧测测力力计计分分别别钩钩住住绳绳套套，互互成成角角度度地地拉拉橡橡皮皮条条，使使橡橡皮皮条条伸伸长长，结点到达某一位置结点到达某一位置O，记录下，记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；D按按选选好好的的标标度度，用用铅铅笔笔和和刻刻度度尺尺作作出出两两个个弹弹簧簧测测力力计计的的拉拉力力F1和和F2的的图图示示，并用平行四边形定则求出合力并用平行四边形定则求出合力F；E只只用用一一个个弹弹簧簧测测力力计计，通通过过细细绳绳套套拉拉橡橡皮皮条条使使其其伸伸长长，读读出出弹弹簧簧测测力力计计的的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F的图示；的图示；F比较比较F和和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论的大小和方向，看它们是否相同，得出结论上述步骤中：上述步骤中：有重要遗漏的步骤的序号是有重要遗漏的步骤的序号是_和和_；遗漏的内容分别是遗漏的内容分别是_和和_解解析析：(1)由由一一个个弹弹簧簧测测力力计计拉拉橡橡皮皮条条至至O点点的的拉拉力力一一定定沿沿AO方方向向；而而根根据据平平行行四四边边形形定定则则作作出出的的合合力力，由由于于误误差差的的存存在在不不一一定定沿沿AO方方向向，故故一一定定沿沿AO方方向向的的是是F.(2)一一个个力力的的作作用用效效果果与与两两个个力力的的作作用用效效果果相相同同，它它们们的的作作用用效效果果可可以以等等效效替替代代，故故B正正确确(3)根根据据“验验证证力力的的平平行行四四边边形形定定则则”实实验验的的操操作作规规程程可可知知，有有重重要要遗遗漏漏的的步步骤骤的的序序号号是是C、E.在在C中中未未记记下下两两条条细细绳绳的的方方向向，E中中未未说说明明是是否否把把橡橡皮皮条条的结点拉到同一位置的结点拉到同一位置O答答案案：(1)F(2)B(3)CEC中中应应加加上上“记记下下两两条条细细绳绳的的方方向向”E中中应说明应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置把橡皮条的结点拉到同一位置O”0202实 验 能 力一、弹簧测力计的使用一、弹簧测力计的使用1将将两两只只弹弹簧簧测测力力计计调调零零后后水水平平互互钩钩对对拉拉过过程程中中，读读数数相相同同，可可选选；若若不不同同，应另换或调校，直至相同为止应另换或调校，直至相同为止2使用时，读数应尽量大些，但不能超出范围使用时，读数应尽量大些，但不能超出范围3被测力的方向应与轴线方向一致被测力的方向应与轴线方向一致4读数时应正对、平视刻度读数时应正对、平视刻度二、注意事项二、注意事项1位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同2角角度度合合适适：用用两两个个弹弹簧簧测测力力计计钩钩住住细细绳绳套套互互成成角角度度地地拉拉橡橡皮皮条条时时，其其夹夹角角不宜太小，也不宜太大，以不宜太小，也不宜太大，以60100之间为宜之间为宜3在在合合力力不不超超出出量量程程及及在在橡橡皮皮条条弹弹性性限限度度内内形形变变应应尽尽量量大大一一些些，细细绳绳套套应应适适当长一些，便于确定力的方向当长一些，便于确定力的方向4统统一一标标度度：在在同同一一次次实实验验中中，画画力力的的图图示示选选定定的的标标度度要要相相同同，并并且且要要恰恰当当选定标度，使力的图示稍大一些选定标度，使力的图示稍大一些三、误差分析三、误差分析1误差来源：除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等误差来源：除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等2减小误差的办法：减小误差的办法：(1)实实验验过过程程中中读读数数时时眼眼睛睛一一定定要要正正视视弹弹簧簧测测力力计计的的刻刻度度，要要按按有有效效数数字字和和弹弹簧簧测力计的精度正确读数和记录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，使表示两力的对边一定要平行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解析：解析：(1)如题给测力计示数可知，读数为如题给测力计示数可知，读数为4.0 N(2)作作力力F1、F2的的图图示示，作作出出合合力力F合合，F合合长长为为20 mm，所所以以F合合大大小小为为4.0 N，F合合与拉力与拉力F的夹角的正切值为的夹角的正切值为0.05答案：答案：(1)4.0(2)(i)见解析图见解析图(ii)4.00.05跟踪训练跟踪训练1(2018山山西西太太原原模模拟拟)在在“验验证证力力的的平平行行四四边边形形定定则则”的的实实验验中中，实实验验小小组组找找到到一一组组橡橡皮皮筋筋和和一一个个弹弹簧簧测测力力计计，他他们们进进行行了了如如下下操操作作，请请将将实实验验操操作作和和处处理理补补充完整充完整图图1图图2(1)用刻度尺测量橡皮筋的自然长度用刻度尺测量橡皮筋的自然长度L20 cm；(2)将将橡橡皮皮筋筋一一端端固固定定在在水水平平面面上上，用用弹弹簧簧测测力力计计沿沿水水平平方方向向拉拉橡橡皮皮筋筋的的另另一一端端，测测量量橡橡皮皮筋筋的的长长度度，记记录录测测力力计计的的示示数数，分分析析数数据据，得得出出结结论论：橡橡皮皮筋筋的的弹弹力力与与其其伸长量成正比，且比例系数为伸长量成正比，且比例系数为k0.10 N/cm；(3)将橡皮筋的两端固定在水平面上的将橡皮筋的两端固定在水平面上的A、B两点，两点，A、B两点间距为两点间距为20 cm；(4)将将弹弹簧簧测测力力计计挂挂在在橡橡皮皮筋筋的的中中点点，用用手手在在水水平平面面内内沿沿垂垂直直方方向向拉拉测测力力计计，稳稳定定后后如如图图1所所示示，测测得得橡橡皮皮筋筋的的总总长长度度为为40 cm.弹弹簧簧测测力力计计的的示示数数如如图图2所所示示，则则读读数为数为F_N；(5)根据上述数据可求的橡皮筋此时的弹力根据上述数据可求的橡皮筋此时的弹力T_N；(6)在图在图1中根据给出的标度，作出橡皮筋对挂钩拉力的合力中根据给出的标度，作出橡皮筋对挂钩拉力的合力F的图示；的图示；(7)比比较较F与与_(填填物物理理量量的的符符号号)的的大大小小是是否否相相等等、方方向向是是否否相相同同，即可得出实验结论即可得出实验结论解析：解析：(4)由图由图2可知弹簧测力计读数为可知弹簧测力计读数为3.46 N；(5)橡橡皮皮筋筋的的形形变变量量为为40 cm20 cm20 cm0.2 m，所所以以弹弹力力Fkx2.0 N；(6)如如图图(7)理理论论上上橡橡皮皮筋筋的的合合力力与与弹弹簧簧拉拉力力等等大大反反向向，所所以以要要比较比较F与与F的大小是否相等、方向是否相同的大小是否相等、方向是否相同答案：答案：(4)3.46(3.453.47)(5)2.00(2或或2.0)(6)见解析图见解析图(7)F0303实 验 创 新以以本本实实验验为为背背景景，以以实实验验中中操操作作的的注注意意事事项项、误误差差来来源源设设置置条条件件，或或通通过过改改变变实验条件、实验仪器设置题目实验条件、实验仪器设置题目1对实验原理的理解、实验方法的迁移对实验原理的理解、实验方法的迁移图甲图甲 F(N)00.501.001.502.002.50l(cm)l010.9712.0213.0013.9815.05找找出出中中F2.50 N时时橡橡皮皮筋筋两两端端的的位位置置，重重新新标标记记为为O、O，橡皮筋的拉力记为，橡皮筋的拉力记为FOO在在秤秤钩钩上上涂涂抹抹少少许许润润滑滑油油，将将橡橡皮皮筋筋搭搭在在秤秤钩钩上上，如如图图乙乙所所示示用用两两圆圆珠珠笔笔尖尖成成适适当当角角度度同同时时拉拉橡橡皮皮筋筋的的两两端端，使使秤秤钩钩的的下下端端达达到到O点点，将将两两笔笔尖尖的的位位置置标标记记为为A、B橡橡皮皮筋筋OA段段的的拉拉力记为力记为FOA，OB段的拉力记为段的拉力记为FOB图乙图乙 完成下列作图和填空：完成下列作图和填空：(1)利用表中数据在图丙中画出利用表中数据在图丙中画出Fl图线，根据图线求得图线，根据图线求得l0_cm图丙图丙(2)图图丁丁中中测测得得OA6.00 cm，OB7.60 cm，则则FOA的的大大小为小为_N(3)根根据据图图丁丁中中给给出出的的标标度度，作作出出FOA和和FOB的的合合力力F的的图图示示(4)通通过过比比较较F与与_的的大大小小和和方方向向，即即可可得得出出实验结论实验结论图丁图丁 解解析析：(1)根根据据表表格格数数据据，作作出出Fl图图线线图图线线的的横横截截距距即即表表示示橡橡皮皮筋筋原原长长，因因此此l010.0 cm.(2)橡橡皮皮筋筋总总长长lOAOB13.60 cm，根根据据Fl图图线线，可可读读出出弹弹簧簧长长度度l13.60 cm时时橡橡皮皮筋筋的的拉拉力力为为1.80 N(3)根根据据平平行行四四边边形形定定则则作作图图，对对角角线线表表示示合合力力F.(4)若若F与与FOO在在误误差差范范围围内内大大小小相相等等、方方向向相相同同，就就表表明明力力的的平平行行四四边边形形定定则则是正确的是正确的答案：答案：(1)如图如图1所示所示10.0(9.8、9.9、10.1均正确均正确)图图1(2)1.80(1.701.90均正确均正确)