高中物理第二章力实验：验证力的平行四边形定则课件教科必修1教科高一必修1物理课件
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12/12/2021
(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，并做出相应的改进 后再次进行实验．
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3．画力的图示时，应选定恰当的标度，尽量使图画得大一些，但也不要因太大而 画出纸外．要严格按力的图示要求和几何作图法作图．
4．在同一次实验中，结点 O 位置一定要相同． 5．由作图法得到的 F 和实验测量得到的 F′不可能完全符合，但在误差允许范围 内可认为是 F 和 F′相等即可．
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三、误差分析 1．使用中，测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间、测力计外壳和纸面之间 有摩擦力存在会造成系统误差． 2．两次测量拉力时，橡皮筋的结点 O 没有拉到同一点会造成偶然误差． 3．两个分力的起始夹角 θ 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)，如 θ 变化范围不大，因而使测力计示数变化不显著，读数误 差大． 4．在应用平行四边形定则作图时，F1、F2 及合力 F 作图不精准，测量值的最后一 位估读数在作图时又一次估计会造成偶然误差．
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[解析] (1)由题给测力计示数可知，读数为 4.0 N. (2)作图，F2 长度为 28 mm，F1 长度为 21 mm，平行四边 形如图，量出合力长度约为 20 mm，大小代表 4.0 N，量 出合力箭头处到 y 轴距离和所作合力在 y 轴上投影长度， 其比值就是 F 合与拉力 F 的夹角的正切值． [答案] (1)4.0 (2)①图见解析 ②4.0 0.05
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类型三 实验创新设计 [典例3] 某同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定 则．在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮 A 和 B，将 绳子打一个结点 O，每个钩码的重量都相等，当系统达到平衡 时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力 TOA、TOB 和 TOC，回答 下列问题：
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(1)(多选)改变钩码个数，实验能完成的是________． A．钩码的个数 N1＝N2＝2，N3＝4 B．钩码的个数 N1＝N3＝3，N2＝4 C．钩码的个数 N1＝N2＝N3＝4 D．钩码的个数 N1＝3，N2＝4，N3＝5 (2)在实验中，最重要的一个步骤是________． A．标记结点 O 的位置，并记录 OA、OB、OC 三段绳子的方向 B．量出 OA、OB、OC 三段绳子的长度 C．用量角器量出三段绳子之间的夹角 D．用天平测出钩码的质量
(3)改变 F1 和 F2 的夹角和大小，再做两次．
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(4)实验记录：
次数
项目 分力 分力 F2/N F1/N
用平行四边形定 则作图量出 合力 F/N
用一个测力计直 F1 与 F 的夹 接测出 F1、F2 的 角 θ/(°)
合力 F′/N
1
2
3
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二、数据处理 1．理论值：在白纸上按比例从 O 点开始作出同时拉两个弹簧 测力计时拉力 F1 和 F2 的图示，利用刻度尺和三角板根据平行四边 形定则求出合力 F. 2．测量值：按同样的比例用刻度尺从 O 点起作出使用一个弹 簧测力计拉橡皮条时拉力 F′的图示． 3．相比较：比较 F′与用平行四边形定则求得的合力 F 在实验误差允许的范围内 是否相等．
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2．操作与记录 (1)两力拉：用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡 皮条伸长，结点到达某一位置 O(如图所示)．用铅笔描下结点 O 的位置和两条细绳套 的方向，并记录弹簧测力计的读数(F1 和 F2)．
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(2)一力拉：只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的 位置 O，记下弹簧测力计的读数 F′和细绳套的方向．
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类型二 数据处理与分析 [典例2] 某探究小组做“验证力的平行四边形定则”的实验，将画有坐标轴(横轴为 x 轴，纵轴为 y 轴，最小刻度表示 1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图 (a)所示．将橡皮筋 的一端 Q 固定在 y 轴上的 B 点(位于图示部分之外)，另一端 P 位于 y 轴上的 A 点时， 橡皮筋处于原长． (1)用一只测力计将橡皮筋的 P 端沿 y 轴从 A 点拉至坐标原点 O，此时拉力 F 的大小可 由测力计读出．测力计的示数如图(b)所示，F 的大小为________N. (2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋 P 端回到 A 点，现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将 P 端拉至 O 点．此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的 示数读出两个拉力的大小分别为 F1＝4.2 N 和 F2＝5.6 N.
12/12/202 O 点为作用点，在图(a)中画出力 F1、F2 的图 示，然后按平行四边形定则画出它们的合力 F 合；
②F 合的大小为________N，F 合与拉力 F 的夹角的正切值为________． 若 F 合与拉力 F 的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证 了力12的/12/2平021行四边形定则.
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四、注意事项 1．同一实验中的两只测力计的选取方法是将两只测力计钩好后对拉，若两只测力 计在拉的过程中读数始终相同，则可选，若不同，应另选，直到两只测力计的读数始 终相同；使用时测力计与板面平行． 2．在满足合力不超过测力计量程及橡皮筋形变不超过弹性限度的条件下，应使拉 力尽量大一些，以减小误差．
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2．用弹簧测力计分别测出 F′和 F1、F2 的大小，并记下它们的方向，作出 F′ 和 F1、F2 的图示，以 F1、F2 的图示为邻边作平行四边形，其对角线即为用平行四边 形定则求得的 F1、F2 的合力 F.
3．比较 F′与 F，若它们的长度和方向在误差允许的范围内相等，则可以证明平 行四边形定则的正确性．
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(3)在作图时，某同学以 F1、F2 的线段为邻边作平行四边形，并在图中画出表示竖直方 向的直线(虚线)，你认为图示中________是正确的．(选填“甲”或“乙”)
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[解析] (1)因为每个钩码的重量都相等，则钩码个数就代表力的大小，O 点受 3 个力 处于平衡状态，因三力不共线，则三力的大小应可以构成一个三角形，才能完成实验， 因此 B、C、D 选项是可以的． (2)在实验中，最重要的一个步骤是标记结点 O 的位置，并记录 OA、OB、OC 三段绳 子的方向． (3)F3 的方向一定竖直向下，而 F1 和 F2 合力的方向由于测量误差可能偏离竖直向上的 方向，所以甲是正确的． [答案] (1)BCD (2)A (3)甲
三、实验器材 方木板、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳套、三角板、刻度尺、图钉(若 干)．
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一、实验步骤 1．仪器的安装 (1)钉白纸：用图钉把一张白纸钉在方木板上，将方木板放在水平桌面上． (2)拴绳套：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 两条细绳套．
实验：验证力的平行四边形定则
12/12/2021
12/12/2021
01 实验 认知导学 02 实验 核心解读 03 典例 探究剖析 04 课后 达标检测
一、实验目的 验证互成角度的两个共点力合成时遵循平行四边形定则． 二、实验原理 1．若用一个力 F′或两个力 F1 和 F2 共同作用都能把橡皮条沿某一方向拉至同一 点，即力 F′与 F1、F2 的共同作用效果相同，那么 F′为 F1、F2 的合力．
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类型一 实验原理与操作 [典例1] 在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学用图钉把 白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在板上一点，两 个细绳套系在橡皮条的另一端．用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳 套，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置， 如图所示．请将以下的实验操作和处理补充完整：
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[解析] (3)用铅笔描出绳上的几个点，用刻度尺把这些点连成直线． (6)F 与 F3 做比较，即比较用平行四边形定则作出的合力和产生相同效果的实际的力是 否相同，即可验证力的平行四边形定则的正确性． [答案] (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)F 与 F3
(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，并做出相应的改进 后再次进行实验．
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3．画力的图示时，应选定恰当的标度，尽量使图画得大一些，但也不要因太大而 画出纸外．要严格按力的图示要求和几何作图法作图．
4．在同一次实验中，结点 O 位置一定要相同． 5．由作图法得到的 F 和实验测量得到的 F′不可能完全符合，但在误差允许范围 内可认为是 F 和 F′相等即可．
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三、误差分析 1．使用中，测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间、测力计外壳和纸面之间 有摩擦力存在会造成系统误差． 2．两次测量拉力时，橡皮筋的结点 O 没有拉到同一点会造成偶然误差． 3．两个分力的起始夹角 θ 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)，如 θ 变化范围不大，因而使测力计示数变化不显著，读数误 差大． 4．在应用平行四边形定则作图时，F1、F2 及合力 F 作图不精准，测量值的最后一 位估读数在作图时又一次估计会造成偶然误差．
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[解析] (1)由题给测力计示数可知，读数为 4.0 N. (2)作图，F2 长度为 28 mm，F1 长度为 21 mm，平行四边 形如图，量出合力长度约为 20 mm，大小代表 4.0 N，量 出合力箭头处到 y 轴距离和所作合力在 y 轴上投影长度， 其比值就是 F 合与拉力 F 的夹角的正切值． [答案] (1)4.0 (2)①图见解析 ②4.0 0.05
12/12/2021
类型三 实验创新设计 [典例3] 某同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定 则．在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮 A 和 B，将 绳子打一个结点 O，每个钩码的重量都相等，当系统达到平衡 时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力 TOA、TOB 和 TOC，回答 下列问题：
12/12/2021
(1)(多选)改变钩码个数，实验能完成的是________． A．钩码的个数 N1＝N2＝2，N3＝4 B．钩码的个数 N1＝N3＝3，N2＝4 C．钩码的个数 N1＝N2＝N3＝4 D．钩码的个数 N1＝3，N2＝4，N3＝5 (2)在实验中，最重要的一个步骤是________． A．标记结点 O 的位置，并记录 OA、OB、OC 三段绳子的方向 B．量出 OA、OB、OC 三段绳子的长度 C．用量角器量出三段绳子之间的夹角 D．用天平测出钩码的质量
(3)改变 F1 和 F2 的夹角和大小，再做两次．
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(4)实验记录：
次数
项目 分力 分力 F2/N F1/N
用平行四边形定 则作图量出 合力 F/N
用一个测力计直 F1 与 F 的夹 接测出 F1、F2 的 角 θ/(°)
合力 F′/N
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二、数据处理 1．理论值：在白纸上按比例从 O 点开始作出同时拉两个弹簧 测力计时拉力 F1 和 F2 的图示，利用刻度尺和三角板根据平行四边 形定则求出合力 F. 2．测量值：按同样的比例用刻度尺从 O 点起作出使用一个弹 簧测力计拉橡皮条时拉力 F′的图示． 3．相比较：比较 F′与用平行四边形定则求得的合力 F 在实验误差允许的范围内 是否相等．
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2．操作与记录 (1)两力拉：用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡 皮条伸长，结点到达某一位置 O(如图所示)．用铅笔描下结点 O 的位置和两条细绳套 的方向，并记录弹簧测力计的读数(F1 和 F2)．
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(2)一力拉：只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的 位置 O，记下弹簧测力计的读数 F′和细绳套的方向．
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类型二 数据处理与分析 [典例2] 某探究小组做“验证力的平行四边形定则”的实验，将画有坐标轴(横轴为 x 轴，纵轴为 y 轴，最小刻度表示 1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图 (a)所示．将橡皮筋 的一端 Q 固定在 y 轴上的 B 点(位于图示部分之外)，另一端 P 位于 y 轴上的 A 点时， 橡皮筋处于原长． (1)用一只测力计将橡皮筋的 P 端沿 y 轴从 A 点拉至坐标原点 O，此时拉力 F 的大小可 由测力计读出．测力计的示数如图(b)所示，F 的大小为________N. (2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋 P 端回到 A 点，现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将 P 端拉至 O 点．此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的 示数读出两个拉力的大小分别为 F1＝4.2 N 和 F2＝5.6 N.
12/12/202 O 点为作用点，在图(a)中画出力 F1、F2 的图 示，然后按平行四边形定则画出它们的合力 F 合；
②F 合的大小为________N，F 合与拉力 F 的夹角的正切值为________． 若 F 合与拉力 F 的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证 了力12的/12/2平021行四边形定则.
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四、注意事项 1．同一实验中的两只测力计的选取方法是将两只测力计钩好后对拉，若两只测力 计在拉的过程中读数始终相同，则可选，若不同，应另选，直到两只测力计的读数始 终相同；使用时测力计与板面平行． 2．在满足合力不超过测力计量程及橡皮筋形变不超过弹性限度的条件下，应使拉 力尽量大一些，以减小误差．
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2．用弹簧测力计分别测出 F′和 F1、F2 的大小，并记下它们的方向，作出 F′ 和 F1、F2 的图示，以 F1、F2 的图示为邻边作平行四边形，其对角线即为用平行四边 形定则求得的 F1、F2 的合力 F.
3．比较 F′与 F，若它们的长度和方向在误差允许的范围内相等，则可以证明平 行四边形定则的正确性．
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(3)在作图时，某同学以 F1、F2 的线段为邻边作平行四边形，并在图中画出表示竖直方 向的直线(虚线)，你认为图示中________是正确的．(选填“甲”或“乙”)
12/12/2021
[解析] (1)因为每个钩码的重量都相等，则钩码个数就代表力的大小，O 点受 3 个力 处于平衡状态，因三力不共线，则三力的大小应可以构成一个三角形，才能完成实验， 因此 B、C、D 选项是可以的． (2)在实验中，最重要的一个步骤是标记结点 O 的位置，并记录 OA、OB、OC 三段绳 子的方向． (3)F3 的方向一定竖直向下，而 F1 和 F2 合力的方向由于测量误差可能偏离竖直向上的 方向，所以甲是正确的． [答案] (1)BCD (2)A (3)甲
三、实验器材 方木板、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳套、三角板、刻度尺、图钉(若 干)．
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一、实验步骤 1．仪器的安装 (1)钉白纸：用图钉把一张白纸钉在方木板上，将方木板放在水平桌面上． (2)拴绳套：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 两条细绳套．
实验：验证力的平行四边形定则
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01 实验 认知导学 02 实验 核心解读 03 典例 探究剖析 04 课后 达标检测
一、实验目的 验证互成角度的两个共点力合成时遵循平行四边形定则． 二、实验原理 1．若用一个力 F′或两个力 F1 和 F2 共同作用都能把橡皮条沿某一方向拉至同一 点，即力 F′与 F1、F2 的共同作用效果相同，那么 F′为 F1、F2 的合力．
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类型一 实验原理与操作 [典例1] 在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学用图钉把 白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在板上一点，两 个细绳套系在橡皮条的另一端．用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳 套，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置， 如图所示．请将以下的实验操作和处理补充完整：
12/12/2021
[解析] (3)用铅笔描出绳上的几个点，用刻度尺把这些点连成直线． (6)F 与 F3 做比较，即比较用平行四边形定则作出的合力和产生相同效果的实际的力是 否相同，即可验证力的平行四边形定则的正确性． [答案] (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)F 与 F3