江苏省2020版高考物理大一轮复习第二章实验二力的平行四边形定则课件

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)在作图时,你认为图 是正确的。(选填“甲”或“乙”)
答案 (1)BCD
(2)A (3)甲
解析 (1)实验中的三个力必须满足:|F1-F2|<F3<F1+F2。因此B、C、D选
项是可以的。 (3)实验中F3是竖直向下的。
随堂巩固
(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)在拆下钩码和绳子前,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
在白纸上记录下N的轨迹。重复上述过程,再次记录下N的轨迹。
图2 图3
两次实验记录的轨迹如图3所示。过O点作一条直线与轨迹交于a、b 两点,则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力Fa、Fb的大小关系
为
。
(3)(多选)根据(2)中的实验,可以得出的实验结果有哪些? 写选项前的字母)。 A.橡皮筋的长度与受到的拉力成正比 B.两次受到的拉力相同时,橡皮筋第2次的长度较长
平衡条件易得橡皮筋的拉力F=mg/cos θ,可见θ相同时橡皮筋拉力相
同。(3)题图3中ab表示两次拉力相同时橡皮筋的长度之差,易知A错误, B正确;由图中的两轨迹间的距离变化可知,θ越大时长度差越大,结合F=
mg/cos θ知对应的拉力越大,故D正确;因同样拉力下橡皮筋第2次长度较 长,故同样长度下橡皮筋第2次所受拉力较小,C错误。(4)从能在记录纸
上完成实验的角度考虑有:橡皮筋不宜过长,O点位置应靠近木板边缘,
所选标度不能过小或过大等;从能测出拉力及减小相对误差角度考虑 有:拉力不宜过大或过小,两力之间夹角不宜过大或过小等;从能保证两
次测量中力的作用效果相同的角度考虑有:选用新的、弹性好的橡皮筋
或换用弹性好的轻弹簧等。
考点三
合力、分力的变化
在“验证力的平行四边形定则”的实验中,某小组利用如图甲所示的装
置完成实验,橡皮条的一端C固定在木板上,用两只弹簧测力计把橡皮条
和绳的结点拉到某一确定的O点,然后,用一只弹簧测力计拉橡皮条。
(1)(多选)下列叙述正确的是 (
)
A.该实验中CO的拉力是合力,AO和BO的拉力是分力 B.两次操作必须将橡皮条和绳的结点拉到相同位置 C.实验中AO和BO的夹角应尽可能大 D.在实验中,弹簧测力计必须保持与木板平行,读数时视线要正对弹簧 测力计的刻度线
也不宜太小,在60°~100°之间为宜。
4.实验时弹簧测力计应与木板平行,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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ,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。 七、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。 3.两分力F1、F2间的夹角θ太大,用平行四边形定则作图得出的合力F的
误差ΔF会较大。
考点突破
考点一 实验原理与实验操作 考点二 实验数据处理与误差分析
考点二
实验数据处理与误差分析
例2 (2014江苏单科)小明通过实验验证力的平行四边形定则。 (1)实验记录纸如图1所示,O点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置,两弹簧
测力计共同作用时,拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点;一个弹簧测力计
拉橡皮筋时,拉力F3的方向过P3点。三个力的大小分别为:F1=3.30 N、F2 =3.85 N和F3=4.25 N。请根据图中给出的标度作图求出F1和F2的合力。
2.用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出实验步骤4中弹簧测
力计的拉力F'的图示。 3.比较F与F'是否完全重合或几乎完全重合,从而验证⑨ 平行四边形 定则 。
六、注意事项
1.同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是:将两只弹簧测力计调零 后互钩对拉,读数相同。
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.用两只弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时,夹角不宜太大
四、实验步骤 1.用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。
2.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。
3.用两只弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条与
绳的结点伸长到某一位置O,如图所示,记录两弹簧测力计的读数,用铅 笔描下② O点的位置 及此时两细绳套的③ 方向 。
实验的拓展与创新
(1)分力的获得:弹簧测力计的拉力→钩码的重力 (2)合力的获得:弹簧测力计的拉力→重物的重力→钩码的重力
实验器材的变化
例3 (2019扬州中学月考)有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,每个钩码的质量相等,当系统达到平衡时,根据钩码个 数读出三根绳子的拉力F1、F2和F3,回答下列问题:
(填
C.两次被拉伸到相同长度时,橡皮筋第2次受到的拉力较大
D.两次受到的拉力相同时,拉力越大,橡皮筋两次的长度之差越大 (4)根据小明的上述实验探究,请对验证力的平行四边形定则实验提出 两点注意事项。 答案 (1)如图(F合=4.6~4.9 N都算对)
(2)Fa=Fb (3)BD (4)橡皮筋拉伸不宜过长;选用新橡皮筋。(或:拉力不宜过大;选用弹性 好的橡皮筋;换用弹性好的轻弹簧。) 解析 (1)略。(2)分析端点N受力,设橡皮筋与竖直方向间的夹角为θ,由
4.只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到④ 同样的位
置O ,记下弹簧测力计的⑤ 读数 和⑥ 细绳套的方向 。 5.改变两弹簧测力计拉力的大小和方向,再重做两次实验。 五、数据处理 1.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拉力F1和F2的图示,并以F1和F2为邻边用刻度尺 和三角板作平行四边形,过O点画平行四边形的⑦ 对角线 ,此⑧ 对 角线 即合力F的图示。
图1 (2)仔细分析实验,小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了
变化,影响实验结果。他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长
度,发现读数不相同,于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响。
实验装置如图2所示,将一张白纸固定在竖直放置的木板上,橡皮筋的上 端固定于O点,下端N挂一重物。用与白纸平行的水平力缓慢地移动N,
则。
答案 (2)4.50 (3)O (4)见解析图 (5)F'和F的大小和方向近似相同
解析 (2)题图中F2为4.50 N。
(3)根据实验原理知,用一个弹簧测力计拉橡皮条,应把橡皮条与绳套的 结点拉到O位置,记录弹簧测力计拉力F的大小和方向。 (4)如图所示
(5)以F1、F2为邻边画平行四边形,作出所夹对角线F',比较F和F',如果满 足F'和F的大小和方向近似相同,就可说明合力与分力之间遵从平行四 边形定则。
需记录弹簧测力计的读数、拉力的方向和O点的位置,E项错。
(2)数据处理时,用平行四边形画出来的是理论值,与橡皮条共线的是实 际值,所以方向一定沿CO方向的是F'。
(3)用一个弹簧测力计拉橡皮条,把橡皮条与绳套的结点拉到
位置,
记录弹簧测力计拉力F的大小和方向。
(4)如图乙,在白纸上已作出F1、F的图示及F2的方向,根据图中标度作出 F2的图示。 (5)以F1、F2为邻边画平行四边形,作出所夹对角线F',比较F和F',如果满 足 ,就可说明合力与分力之间遵从平行四边形定
实验二
力的平行四边形定则
基础过关
一、实验目的
1.验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则。 2.培养应用作图法处理实验数据和得出结论的能力。
二、实验原理
互成角度的两个力F1、F2与另外一个力F‘产生相同的效果,看F1、F2用平
行四边形定则求出的合力F与F'在实验误差允许范围内是否相等。
三、实验器材 方木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计两只、三角 板、① 刻度尺 、铅笔。
E.实验中,只需记录弹簧测力计的读数和O点的位置
(2)对数据处理后得到如图乙所示的图线,则F与F'两力中,方向一定沿 CO方向的是 。 。
(3)本实验采用的科学方法是
答案 (1)BD (2)F' (3)等效替代法
解析 (1)该实验中CO的拉力与AO和BO的拉力平衡,即CO的拉力与AO
和BO的拉力的合力等大反向,A项错;本实验利用等效替代法验证平行 四边形定则,故两次操作必须将橡皮条和绳的结点拉到相同位置,B项 对;实验中AO和BO的夹角应适度,C项错;在实验中,弹簧测力计必须保 持与木板平行,读数时视线要正对弹簧测力计的刻度线,D项对;实验中,
考点三 实验的拓展与创新
考点一
实验原理与实验操作
例1 (2018苏北四市期中)某同学用如图甲所示的装置研究合力与分力
之间是否遵从平行四边形定则,实验步骤如下:
(1)用图钉把白纸固定在水平的木板上,将橡皮条的一端固定在板上某 点,两个细绳套系在橡皮条的另一端。 (2)用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套,互成角度地施加水平拉力, 把橡皮条与绳套的结点拉到某一位置O,用铅笔在白纸上描下此位置,记 录此时两个弹簧测力计的拉力F1、F2的大小和方向。图中F2为 N(弹 簧测力计的单位为N)。