新课标2018高考物理一轮复习实验验证力的平行四边形定则课件

考点一
实验原理与操作
典例1 (2015山东理综,21,10分)某同学通过下述实验验证力的平行四
边形定则。
实验步骤: ①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上,使其轴线沿竖直方向。
②如图甲所示,将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上,另一端用圆珠
笔尖竖直向下拉,直到弹簧秤示数为某一设定值时,将橡皮筋两端的位 置标记为O1、O2,记录弹簧秤的示数F,测量并记录O1、O2间的距离(即
相应的改进后再次进行实验。 答案 解析 ③见解析 ⑥F和F3 ③沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点,用刻度尺把这些点
连成直线。 ⑥为了验证力的平行四边形定则,需比较合力F与拉力F3的一致程度。
1-2 某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示, 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, 图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
8.改变F1和F2的大小和方向,再做两次实验。
[误差分析] 1.弹簧测力计本身的误差。 2.读数误差和作图误差。 [注意事项] 1.同一实验中的两个弹簧测力计的选取方法是:将两个弹簧测力计调零后 互勾对拉,若两个弹簧测力计在对拉过程中,读数相同,则可选;若读数 不同,应另换,直到相同为止。 2.在同一次实验中,使橡皮条拉长时,结点O位置一定要相同。 3.用两个弹簧测力计勾住绳套互成角度地拉橡皮条时,夹角不宜太大也 不宜太小,在60°~100°之间为宜。
答案 (1)F' (2)B (3)①C E ②见解析 解析 (1)用一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿AO方向;而 根据平行四边形定则作出的合力,由于误差的存在,不一定沿AO方向,故 一定沿AO方向的是F'。 (2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同,它们的作用效果可以 等效替代,故B正确。 (3)①根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作规程可知,有重要 遗漏的步骤的序号是C、E。 ②在C中未记下两条细绳的方向,E中未说明是否把橡皮条的结点拉到
考点二
数据处理和误差分析
典例2 在“探究求合力的方法”实验中,现有木板、白纸、图钉、橡 皮筋、细绳套和一把弹簧秤。 (1)为完成实验,某同学另找来一根弹簧,先测量其劲度系数,得到的实验 数据如下表:
弹力F(N)
-2
0.50
1.00
1.80
1.50
2.80
2.00
3.72
2.50
4.60
3.00
5.58
(2)2.10(说明:注意有效数字位数,±0.02内都可) 作图见解析
(3)3.3(说明:±0.2内都可)
解析 (1)描点作图见答案。 图像的斜率为弹簧的劲度系数k=
3.50 0 N/m=53 N/m。 2 (6.5 0) 10
(2)读数精确到0.1 N,读数时要估读到0.01 N,读为2.10 N。 (3)由平行四边形定则作平行四边形的对角线,两分力方向已知,已知两
2-1 在“验证力的平行四边形定则”实验中 (1)部分实验步骤如下,请完成有关内容: A.将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上,另一端绑上 两根细线。 B.在其中一根细线上挂上5个质量相等的钩码,使橡皮筋拉伸,如图甲所 示,记录: 、 、 。
C.将步骤B中的钩码取下,分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码 ,用两光滑硬棒B、C使两细线互成角度,如图乙所示,小心调整B、 C的位置,使 ,记录 。
3.50
6.42
伸长量x(10 m) 0.74
用作图法求得该弹簧的劲度系数k=
N/m;
(2)某次实验中,弹簧秤的指针位置如图所示,其读数为
N;同时
利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 N,请在图中画出这两个共点 力的合力F合;
(3)由图得到F合= N。
答案 (1)如图所示
53(说明:±2内都可)
同一位置O。
1-3 (2016甘肃兰州实战考试,22)小张和小王在做“验证力的平行四边 形定则”实验中,实验步骤如下: ①用图钉把白纸钉在方木板上。 ②把方木板平放在桌面上,用图钉把橡皮条的一端固定在O点,橡皮条的 另一端拴上两个细绳套。 ③小张同学用两只弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条, 使橡皮条伸长,结点到达某一位置时,小王同学用铅笔描下结点的位置, 标上字母A,如图所示。
①用铅笔描下结点位置,记为O;
②记录两个弹簧测力计的示数F1和F2,沿每条细绳(套)的方向用铅笔分
别描出几个点,用刻度尺把相应的点连成线;
③只用一个弹簧测力计,通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O,记录 测力计的示数F3,
;
④按照力的图示要求,作出拉力F1、F2、F3; ⑤根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F; ⑥比较 的一致程度,若有较大差异,对其原因进行分析,并作出
个力的大小,利用比例计算如图,F1=2.10 N,长2.1 cm,F2=2.50 N,长2.5 cm,
F合长3.3 cm,则F合=3.3 N。
方法指导 (1)读数时要注意弹簧测力计的分度值;(2)作图时要选好标度,合力F合的 大小要根据所选标度和对角线长度计算得出;(3)实验理论值不一定沿 橡皮条方向,但单个弹簧测力计的拉力F'一定沿橡皮条方向,读数不准和作 图不准都可能使F与F'不完全重合;(4)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。
(1)以上实验步骤中不恰当的是
,有错误的是
。
。
(2)如图是两组同学作出的图示,其中符合实际情况的是
答案 (1)④ ⑧
(2)甲
解析 (1)以上实验步骤中不恰当的是④,应该在细绳套的方向上离A点 尽可能远的地方点下另两个点B、C,并记录两个弹簧测力计的读数。 有错误的是⑧,改变两个力的大小和夹角,再次重复实验时,发现让结点回到 A点不太容易,可以另外选择结点位置进行实验,不能在结点移过A 点时用手指将其按压在A点。(2)用一只弹簧测力计拉橡皮条时,其拉力 方向与OA在同一直线上,而利用平行四边形定则画出的两个力的合力F 的方向可能与OA的方向有偏差。实验符合实际情况的是甲。
C.用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸 长,结点到达某一位置O。记录下O点的位置,读出两个弹簧测力计的示 数; D.按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的 图示,并用平行四边形定则求出合力F; E.只用一个弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧测力 计的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力F'的图示; F.比较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有重要遗漏的步骤的序号是 ②遗漏的内容分别是 和 。 和 ;
4.使弹簧测力计与木板平行,并使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条 直线上,避免弹簧测力计的外壳与弹簧测力计的指针之间有摩擦。读数 时眼睛要正视弹簧测力计的刻度,在合力不超过量程及橡皮条不超过弹 性限度的前提下,拉力的数值尽量大些。 5.细绳套应适当长一些,便于确定力的方向。不要直接沿细绳套的方向 画直线,应在细绳套末端用铅笔画一个点,去掉细绳套后,再将所标点与O点 连接,即可确定力的方向。 6.在同一次实验中,画力的图示所选定的标度要相同,并且要恰当选取标 度,使所作力的图示稍大一些。
④接着小王在两条细绳套的方向上离A点比较近的地方点下了另两个 点B、C,并记录弹簧测力计的读数F1、F2。 ⑤移开两弹簧测力计,从位置A画直线AB、AC,按选定的标度作出两只 弹簧测力计的拉力F1、F2的图示,并用平行四边形定则作出合力F的图示。 ⑥只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点再次拉到同样位置A,记 下弹簧测力计的读数和细绳的方向。用刻度尺从A点按同样标度 沿记录的方向作出这只弹簧测力计的拉力F'的图示。
力F'的图示并根据平行四边形定则作出力F1和F2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,则说明互成角度的两个力合成时 遵循平行四边形定则。
[实验器材] 方木板、白纸、弹簧测力计(两个)、橡皮条、细绳(两条)、三角板、 刻度尺、铅笔、图钉(几个)。 [实验步骤] 1.在水平桌面上平放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸 固定在方木板上。 2.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端拴上两 条细绳,细绳的另一端系上细绳套。 3.用两个弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,将结点拉到 某一位置O,如图所示。
物理
课标版
第7讲 实验：验证力的平行四边形定则
基础梳理
[实验目的]
1.会用弹簧测力计和细绳测出力的大小和方向。 2.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F1、F2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F1和F2的合力。作出
(1)如果没有操作失误,图乙中的F与F'两力中,方向一定沿AO方向的 是
。
(2)本实验采用的科学方法是 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 (3)实验时,主要的步骤是:
。
A.在桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方 木板上; B.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端拴上两 条细绳,细绳的另一端系着绳套;
答案 (1)如图甲所示 10.0(9.8、9.9、10.1均正确)
图甲 (2)1.80(1.70~1.90均正确) (3)如图乙所示
图乙 (4)FOO'
解析 (1)根据表格数据,作出F-l图线,图线的横截距即表示橡皮筋原长, 因此l0=10.0 cm。 (2)橡皮筋总长l=OA+OB=13.60 cm,根据F-l图线,可读出橡皮筋长度l=1 3.60 cm时橡皮筋的拉力为1.80 N。 (3)根据平行四边形定则作图,对角线表示合力F'。 (4)若F‘与FOO’在误差范围内大小相等、方向相同,就表明力的平行四边 形定则是正确的。