2014高考物理第一輪復(fù)習(xí) 第二章 實(shí)驗(yàn)三 驗(yàn)證力的平行四邊形定則課件 新人教版必修1

1、實(shí)驗(yàn)三　驗(yàn)證力的平行四邊形定則,【實(shí)驗(yàn)過(guò)程】1.用圖釘把白紙釘在方木板上。2.把方木板平放在桌面上,用圖釘把橡皮條的一端固定在A點(diǎn),如圖所示,橡皮條的另一端拴上兩個(gè)繩套。,3.用兩只彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套,互成角度地拉橡皮條,使橡皮條伸長(zhǎng)到某一位置O。用鉛筆描下O點(diǎn)的位置和兩條細(xì)繩套的方向,并記錄彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)。注意在使用彈簧測(cè)力計(jì)的時(shí)候,要使它的彈簧與木板平面平行。4.用鉛筆和刻度尺從力的作用點(diǎn)(位置O)沿著兩繩套的方向畫直

2、線,按選定的標(biāo)度作這兩只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F1和F2的圖示,利用刻度尺和三角板以F1和F2為鄰邊作平行四邊形,過(guò)O點(diǎn)畫平行四邊形的對(duì)角線,即為合力F的圖示。,5.只用一只彈簧測(cè)力計(jì),通過(guò)細(xì)繩把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O。讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù),記下細(xì)繩的方向,按同一標(biāo)度作出這個(gè)力F′的圖示。6.比較力F′與用平行四邊形定則求得的合力F的大小和方向,在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)看它們是否相等。7.改變兩個(gè)分力的大小和夾角,再做兩次實(shí)驗(yàn)。,【誤差

3、分析】1.彈簧測(cè)力計(jì)本身不夠準(zhǔn)確造成的誤差,為此要選擇比較準(zhǔn)確的彈簧測(cè)力計(jì)。2.彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)和作圖造成偶然誤差,需要多做幾次實(shí)驗(yàn),并且使兩分力F1、F2的夾角適當(dāng)大。,【注意事項(xiàng)】1.使用彈簧測(cè)力計(jì)前,要先觀察指針是否指在零刻度處,若指針不在零刻度處,要設(shè)法調(diào)整指針,使其指在零刻度處。再將兩只彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤鉤在一起,向相反方向拉,如果兩個(gè)示數(shù)相同方可使用。2.實(shí)驗(yàn)中的兩個(gè)細(xì)繩套不要太短。3.在同一次實(shí)驗(yàn)中,使橡皮條拉長(zhǎng)時(shí)結(jié)

4、點(diǎn)的位置一定要相同。4.用兩只彈簧測(cè)力計(jì)鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時(shí),夾角不宜太大也不宜太小,在60°～100°之間為宜。,5.在用力拉彈簧測(cè)力計(jì)時(shí),拉力應(yīng)沿彈簧測(cè)力計(jì)的軸線方向。彈簧測(cè)力計(jì)中彈簧軸線、橡皮條、細(xì)繩套應(yīng)該位于與紙面平行的同一平面內(nèi)。要防止彈簧測(cè)力計(jì)卡殼,防止彈簧測(cè)力計(jì)或橡皮條與紙面有摩擦。6.在同一實(shí)驗(yàn)中,畫力的圖示選定的標(biāo)度要相同,并且要恰當(dāng)選定標(biāo)度,使力的圖示稍大一些。,【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)】本實(shí)驗(yàn)用

5、一只彈簧測(cè)力計(jì)也可以完成,具體操作如下:(1)把兩條細(xì)繩中的一條細(xì)繩與彈簧測(cè)力計(jì)連接,另一條細(xì)繩用手直接抓住,然后同時(shí)拉這兩條細(xì)繩,使結(jié)點(diǎn)至O點(diǎn),記下兩條細(xì)繩的方向和彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1。(2)放回橡皮條后,將彈簧測(cè)力計(jì)連接到另一條細(xì)繩上,用手再同時(shí)拉這兩條細(xì)繩,使結(jié)點(diǎn)至O點(diǎn),并使兩條細(xì)繩位于記錄下來(lái)的方向上,讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F2。,其他步驟與提供兩只彈簧測(cè)力計(jì)相同。這種操作的優(yōu)點(diǎn)是能減小因兩只彈簧測(cè)力計(jì)的不同而帶來(lái)的誤差,但實(shí)

6、驗(yàn)過(guò)程稍麻煩。,熱點(diǎn) 1 實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)過(guò)程的考查 【典例1】某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示,其中A為固定橡皮條的圖釘,O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn),OB和OC為細(xì)繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖。,(1)如果沒(méi)有操作失誤,圖乙中的F與F′兩力中,方向一定沿AO方向的是　　　。(2)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是　　　。A.理想實(shí)驗(yàn)法　　　　　B.等效替代法C.控制變量法 D.建立物

7、理模型法,(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),主要的步驟是:A.在桌上放一塊方木板,在方木板上鋪一張白紙,用圖釘把白紙釘在方木板上;B.用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn),在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩,細(xì)繩的另一端系著繩套;C.用兩只彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住繩套,互成角度地拉橡皮條,使橡皮條伸長(zhǎng),結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O。記錄下O點(diǎn)的位置,讀出兩只彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù);,D.按選好的標(biāo)度,用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F1和F2的圖示,并用平行四邊形定則求出

8、合力F;E.只用一只彈簧測(cè)力計(jì),通過(guò)細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長(zhǎng),讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù),記下細(xì)繩的方向,按同一標(biāo)度作出這個(gè)力F′的圖示;F.比較F′和F的大小和方向,看它們是否相同,得出結(jié)論。上述步驟中:①有重要遺漏的步驟的序號(hào)是　 　　和　　　　　　;②遺漏的內(nèi)容分別是 和　　 　。,【標(biāo)準(zhǔn)解答】(1)由一只彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條至O點(diǎn)的拉力一定沿AO方向;而根據(jù)平行四邊形定則作出的合力,由于誤差的存在,

9、不一定沿AO方向,故一定沿AO方向的是F′。(2)一個(gè)力的作用效果與兩個(gè)力的作用效果相同,它們的作用效果可以等效替代,故B正確。(3)①根據(jù)“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)程可知,有重要遺漏的步驟的序號(hào)是C、E。②在C中未記下兩條細(xì)繩的方向,E中未說(shuō)明是否把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O。,答案:(1)F′　(2)B　(3)①C　E?、贑中應(yīng)加上“記下兩條細(xì)繩的方向”　E中應(yīng)說(shuō)明“把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O”,熱點(diǎn) 2 實(shí)驗(yàn)

10、過(guò)程的考查【典例2】在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中,需要將橡皮條的一端固定在水平木板上,另一端系上兩根細(xì)繩,細(xì)繩的另一端都有繩套(如圖所示)。實(shí)驗(yàn)中需用兩只彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住繩套,并互成角度地拉橡皮條,使橡皮條伸長(zhǎng),結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O。,(1)某同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)認(rèn)為:A.拉橡皮條的繩細(xì)一些且長(zhǎng)一些,實(shí)驗(yàn)效果較好B.拉橡皮條時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)、橡皮條、細(xì)繩應(yīng)貼近木板且與木板平面平行C.橡皮條彈性要好,拉結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O時(shí),拉力

11、要適當(dāng)大些D.拉力F1和F2的夾角越大越好其中正確的是　　　　　(填入相應(yīng)的字母)。,(2)若兩只彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)均為4N,且兩彈簧測(cè)力計(jì)拉力的方向相互垂直,則　　　(選填“能”或“不能”)用一個(gè)量程為5N的彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量出它們的合力,理由是　 。,【標(biāo)準(zhǔn)解答】(1)為便于確定拉力的方向,繩應(yīng)細(xì)且長(zhǎng)一些,實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)使橡皮條、彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)繩與木板平行,拉力不能太小,故A、B、C正確。拉力F1和F2的夾角越大,合力越小,作

12、圖時(shí)相對(duì)誤差越大,故D錯(cuò)。正確的選項(xiàng)為A、B、C。(2)若兩只彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)均為4N,且兩彈簧測(cè)力計(jì)拉力的方向相互垂直,則其合力為 >5N,故不能用一個(gè)量程為5N的彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量出它們的合力。答案:(1)A、B、C　(2)不能　量程太小,【雙基題組】1.(2013·德州模擬)用等效替代法驗(yàn)證力的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示,其中A為固定橡皮筋的圖釘,O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn),OB和OC為細(xì)繩,

13、圖乙是白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖。,(1)本實(shí)驗(yàn)中“等效替代”的含義是　 。A.橡皮筋可以用細(xì)繩替代B.左側(cè)測(cè)力計(jì)的作用效果可以替代右側(cè)測(cè)力計(jì)的作用效果C.右側(cè)測(cè)力計(jì)的作用效果可以替代左側(cè)測(cè)力計(jì)的作用效果D.兩測(cè)力計(jì)共同作用的效果可以用一個(gè)測(cè)力計(jì)的作用效果替代(2)圖乙中的F與F′兩力中,方向一定沿著AO方向的是　　　,圖中　　　　是F1、F2合力的理論值,　　　　是合力的實(shí)驗(yàn)值。,【解析】(1)驗(yàn)證平行四邊形定則的實(shí)

14、驗(yàn)中,第一次同時(shí)用兩個(gè)測(cè)力計(jì)作用在橡皮筋上,將橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)拉到一個(gè)合適的位置,第二次只用一個(gè)測(cè)力計(jì)作用在橡皮筋上,使橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)到達(dá)同樣的位置,可見(jiàn)兩次測(cè)力計(jì)對(duì)橡皮筋產(chǎn)生的作用效果相同,可以等效替代,故選D。(2)根據(jù)第(1)問(wèn)的分析可知,力F′一定沿AO方向;據(jù)平行四邊形定則合成出來(lái)的力F是合力的理論值,而力F′則是合力的實(shí)驗(yàn)值。答案:(1)D　(2)F′　F　F′,2.(2013·常州模擬)李明同學(xué)在做“互

15、成角度的兩個(gè)力的合成”實(shí)驗(yàn)時(shí),利用坐標(biāo)紙記下了橡皮筋的結(jié)點(diǎn)位置O點(diǎn)以及兩只彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小,如圖所示。,(1)試在圖中作出無(wú)實(shí)驗(yàn)誤差情況下F1和F2的合力圖示,并用F表示此力。(2)有關(guān)此實(shí)驗(yàn),下列敘述正確的是　　　　。A.兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力可以同時(shí)比橡皮筋的拉力大B.橡皮筋的拉力是合力,而彈簧測(cè)力計(jì)的拉力是分力C.兩次拉橡皮筋時(shí),需將橡皮筋結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O,這樣做的目的是保證兩次彈簧測(cè)力計(jì)拉力的效果相同D.若只增大某一

16、只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力大小而要保證橡皮筋結(jié)點(diǎn)位置不變,只需調(diào)整另一只彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小即可,(3)如圖所示是李明和張華兩位同學(xué)在做以上實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的結(jié)果,其中比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的是　　　　。(力F′是用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)的圖示)(4)在以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的一位同學(xué)中,造成誤差的主要原因是(至少寫出兩種情況)   　。,【解析】(1)用平行四邊形定則作圖,即以F1、F2為兩鄰邊作平

17、行四邊形,對(duì)角線OF就表示合力F。(標(biāo)上箭頭表明方向)(2)兩分力可以同時(shí)大于合力,故A正確;結(jié)點(diǎn)受三個(gè)力作用處于平衡狀態(tài),其中兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力的合力與第三個(gè)力——橡皮筋的拉力等大反向,是一對(duì)平衡力,而橡皮筋的拉力不是合力,故B錯(cuò);只有保證結(jié)點(diǎn)在同一位置才能說(shuō)明作用效果相同,故C對(duì);若兩個(gè)分力的大小變化而方向都不變,則合力必定變化,故D錯(cuò)。,(3)作圖法得到的F必為平行四邊形的對(duì)角線,單個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F′一定與橡皮筋共線,故張華

18、的實(shí)驗(yàn)比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)。(4)F2的大小比真實(shí)值偏小且方向比真實(shí)方向偏左;作圖時(shí)兩虛線分別與F1線和F2線不嚴(yán)格平行。(其他合理原因均正確),答案:(1)如圖所示(2)A、C　(3)張華　(4)見(jiàn)解析,3.在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中:(1)部分實(shí)驗(yàn)步驟如下,請(qǐng)完成有關(guān)內(nèi)容:A.將一根橡皮筋的一端固定在貼有白紙的豎直平整木板上,另一端綁上兩根細(xì)線。B.在其中一根細(xì)線上掛上5個(gè)質(zhì)量相等的鉤碼,使橡皮筋拉伸,如圖

19、甲所示,記錄:　　　　、　　　　、　　　　。,C.將步驟B中的鉤碼取下,分別在兩根細(xì)線上掛上4個(gè)和3個(gè)質(zhì)量相等的鉤碼,用兩光滑硬棒B、C使兩細(xì)線互成角度,如圖乙所示,小心調(diào)整B、C的位置,使　　　　　　,記錄　　　。(2)如果力的平行四邊形定則得到驗(yàn)證,那么圖乙中 =　　　　。,【解析】(1)驗(yàn)證力的平行四邊形定則時(shí),用一根細(xì)線拉橡皮筋的力和用兩根細(xì)線拉橡皮筋的力效果相同,故兩次拉橡皮筋必須使橡皮筋伸長(zhǎng)到同一位置,因此需要記

20、錄的有,B步驟:鉤碼個(gè)數(shù)(或細(xì)線拉力)、橡皮筋與細(xì)線的結(jié)點(diǎn)位置O、細(xì)線的方向(說(shuō)明:能反映細(xì)線方向的其他記錄也可以)。C步驟:橡皮筋與細(xì)線結(jié)點(diǎn)的位置與步驟B中結(jié)點(diǎn)位置重合,并記錄鉤碼個(gè)數(shù)和對(duì)應(yīng)的細(xì)線方向。(2)水平方向:4mgcosα=3mgcosβ。解得:,答案:(1)細(xì)線的方向　結(jié)點(diǎn)的位置O　鉤碼個(gè)數(shù)結(jié)點(diǎn)位置與步驟B中結(jié)點(diǎn)位置重合　鉤碼個(gè)數(shù)和對(duì)應(yīng)的細(xì)線方向　(2),【高考題組】4.(2011·江蘇高考)某同學(xué)用

21、如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”,彈簧測(cè)力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P,下端用細(xì)線掛一重物M。彈簧測(cè)力計(jì)B的一端用細(xì)線系于O點(diǎn),手持另一端向左拉,使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置。分別讀出彈簧測(cè)力計(jì)A和B的示數(shù),并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點(diǎn)的位置和拉線的方向。,(1)本實(shí)驗(yàn)用的彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的單位為N,圖中A的示數(shù)為　　　　N。(2)下列不必要的實(shí)驗(yàn)要求是　　　　。(請(qǐng)?zhí)顚戇x項(xiàng)前對(duì)應(yīng)的字母)A.應(yīng)測(cè)量重物M所受的重力B.彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)在

22、使用前校零C.拉線方向應(yīng)與木板平面平行D.改變拉力,進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置(3)某次實(shí)驗(yàn)中,該同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)A的指針稍稍超出量程,請(qǐng)您提出兩個(gè)解決辦法。,【解析】(1)根據(jù)彈簧測(cè)力計(jì)的指針位置以及讀數(shù)規(guī)則可知A的示數(shù)為3.6N。(2)要驗(yàn)證的關(guān)系是A、B兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力的合力與M的重力等大反向,所以應(yīng)測(cè)量M所受的重力。為減小測(cè)量誤差,應(yīng)該做到彈簧測(cè)力計(jì)使用前校零,拉力的方向與木板平面平行,A、B、C對(duì)

23、。改變拉力進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),O點(diǎn)位置可以不同,D錯(cuò)。,(3)A的拉力超過(guò)其量程,為減小A的數(shù)值,有多種方法。例如,使B拉力減小,減小M的重力大小,A換成量程更大的彈簧測(cè)力計(jì),改變B的拉力方向等。答案:(1)3.6　(2)D(3)使B拉力減小;減小M的重力大小;A換成量程更大的彈簧測(cè)力計(jì)或改變B的拉力方向等(任選兩個(gè)),5.(2010·天津高考)在探究求合力的方法時(shí),先將橡皮條的一端固定在水平木板上,另一端系上帶有繩套的兩根細(xì)繩

24、。實(shí)驗(yàn)時(shí),需要兩次拉伸橡皮條,一次是通過(guò)兩細(xì)繩用兩個(gè)彈簧秤互成角度地拉橡皮條,另一次是用一個(gè)彈簧秤通過(guò)細(xì)繩拉橡皮條。,(1)實(shí)驗(yàn)對(duì)兩次拉伸橡皮條的要求中,下列哪些說(shuō)法是正確的　　　　(填字母代號(hào))A.將橡皮條拉伸相同長(zhǎng)度即可B.將橡皮條沿相同方向拉到相同長(zhǎng)度C.將彈簧秤都拉伸到相同刻度D.將橡皮條和繩的結(jié)點(diǎn)拉到相同位置,(2)同學(xué)們?cè)诓僮鬟^(guò)程中有如下議論,其中對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有益的說(shuō)法是　　　　(填字母代號(hào))A.兩細(xì)繩必須等

25、長(zhǎng)B.彈簧秤、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行C.用兩彈簧秤同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)兩彈簧秤示數(shù)之差應(yīng)盡可能大D.拉橡皮條的細(xì)繩要長(zhǎng)些,標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些,【解析】(1)本實(shí)驗(yàn)利用等效法:一個(gè)力F′的作用效果和兩個(gè)力F1、F2的作用效果都是讓同一條一端固定的橡皮條伸長(zhǎng)到同一點(diǎn),這要求將橡皮條和繩的結(jié)點(diǎn)拉到相同位置,即橡皮條沿相同方向拉到相同長(zhǎng)度,故B、D正確;A、C都未限制方向,無(wú)法保證效果相同。,(2)若驗(yàn)證一個(gè)力F′是否為力F1和F2

26、的合力時(shí),必須作出各力的圖示,則應(yīng)記錄力的三要素:作用點(diǎn)、大小、方向,細(xì)繩應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些,標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些便于確定力的方向,減少偏差,但沒(méi)必要兩細(xì)繩必須等長(zhǎng),故A不正確、D正確。為了避免彈簧秤的外殼與彈簧秤的限位卡之間有摩擦,確保彈簧秤、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行,并使細(xì)繩與彈簧秤的軸線在同一條直線上,故B正確。在合力不超過(guò)量程及橡皮條彈性限度的前提下,拉力的數(shù)值盡量大些,以減小相對(duì)誤差,但沒(méi)必要拉力之差盡可能大,故C不正確。

27、答案:(1)B、D　 (2)B、D,6.(2009·山東高考)某同學(xué)在家中嘗試驗(yàn)證平行四邊形定則,他找到三條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物,以及刻度尺、三角板、鉛筆、細(xì)繩、白紙、釘子,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn):將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個(gè)釘子A、B上,另一端與第二條橡皮筋連接,結(jié)點(diǎn)為O,將第三條橡皮筋的另一端通過(guò)細(xì)繩掛一重物。,(1)為完成實(shí)驗(yàn),下述操作中必需的是　　　　。a.測(cè)量細(xì)繩的長(zhǎng)度b.測(cè)量橡皮筋的原長(zhǎng)

28、c.測(cè)量懸掛重物后橡皮筋的長(zhǎng)度d.記錄懸掛重物后結(jié)點(diǎn)O的位置(2)釘子位置固定,欲利用現(xiàn)有器材,改變條件再次驗(yàn)證,可采用的方法是 　。,【解析】(1)必需測(cè)量橡皮筋的原長(zhǎng)和懸掛重物后橡皮筋的長(zhǎng)度,這樣才能確定橡皮筋的伸長(zhǎng)量,確定各力的大小,還需記錄懸掛重物后結(jié)點(diǎn)O的位置,同時(shí)記下三條橡皮筋所在的方向,以便確定各拉力的方向,根據(jù)平行四邊形定則作出合力的圖示。