2016届高考物理大一轮复习 实验三 验证力的平行四边形定则课件 沪科版

实验三 验证力的平行四边形定则 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 。 2 减小误差的方法 (1)结 点 O 定位 同一次实验中橡皮条拉长后的 (2)拉力 用弹簧秤测拉力时要使拉力沿弹簧秤轴线方向 。 应尽量使橡皮条 、 弹簧秤和细绳套位于与纸面平行的同一平面内 。 两个分力 不要太大或太小 。 (3)作图 在同一次实验中 ， 选定的比例要相同 。 严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形 ， 求出合力 。 注意事项 操作不忘 “ 三 ”“ 二 ”“ 一 ” 用 两个弹簧秤拉橡皮条时的 “ 三记录 ” (记录两弹簧秤示数 、 两细绳方向和结点 ， 用一个弹簧秤拉橡皮条时的 “ 二记录 ” (记录弹簧秤示数和细绳方向 )及 “ 一注意 ” (结点 等 。 热点一 实验过程 、 数据处理及实验结果分析 【 例 1】 (2014·江苏卷 ， 11)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 ， 两弹簧测力计共同作用时 ， 拉力 2的方向分别过 2点；一个弹簧测力计拉橡皮筋时 ， 拉力 3点 。 三个力的大小分别为： 、 和 。 请根据图中给出的标度作图求出 2的合力 。 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 下端 用与白纸平行的水平力缓慢地移动 N， 在白纸上记录下 重复上述过程 ， 再次记录下 两次实验记录的轨迹如图 3所示。过 a、 实验中橡皮筋分别被拉伸到 a和 _。 图 2 图 3 (3)根据 (2)中的实验 ， 可以得出的实验结果有哪些 ？_。 (填写选项前的字母 ) 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 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 。 解析 (1) 根据图中所给标度作出力 2的图示，以 出对角线，量出其长度，可得 2的合力大小 F 合 。 (2) 分析端点 N 受力，设橡皮筋与竖直方向间的夹角为 ，由平衡条件易得橡皮筋的拉力 F ，可见 相同时橡皮筋拉力相同。 (3) 题图 3 中 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， 越大时长度差越大，结合 F 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， (4)从能在记录纸上完成实验的角度考虑有：橡皮筋不易过长， 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来考虑有：选用新的、弹性好的橡皮筋或换用弹性好的轻弹簧等。 答案 (1)见 下图 ， (2)3)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 。 ) 【 变式训练 】 1 小 明同学在学完力的合成与分解后 ， 想在家里做实验验证力的平行四边形定则 。 他从学校的实验室里借来两只弹簧测力计 ， 按如下步骤进行实验 。 图 4 A 在墙上贴一张白纸用来记录弹簧弹力的大小和方向 B 在一个弹簧测力计的下端悬挂一装满水的水杯 ， 记下静止时弹簧测力计的读数 F C 将一根大约 30 再将细线两端拴在两个弹簧测力计的挂钩上 。 在靠近白纸处用手对称地拉开细线 ， 使两个弹簧测力计的读数相等 ， 在白纸上记下细线的方向和弹簧测力计的读数 ， 如图 4甲所示 D 在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力的图示 ，如图乙所示 ， 根据力的平行四边形定则可求出这两个力的合力 F (1)在步骤 弹簧测力计的读数为 _N。 (2)在步骤 合力 F _N。 (3)若 _， 就可以验证力的平行四边形定则 。 解析 (1)因为弹簧测力计最小刻度为 ， 所以需要估读到下一位 ， 故读数为 ； (2)如图所示 ， 通过作平行四边形 ， 找到对角 线 ， 用刻度尺量取其长度 ， 跟所取的标度比 较得出结果 ， 约为 ； (3)根据水杯受力平衡知 ， 若 F近似在竖直方向 ， 且数值与 则可验证力的平行四边形定则的正确性 。 答案 (1)2)3)F近 似在竖直方向 ， 且数值与 热点二 拓展创新实验 探究高考创新命题视角 以本实验为背景 ， 通过改变实验条件 、 实验仪器设置题目 ，不脱离教材而又不拘泥教材 ， 体现拓展性 、 开放性 、 探究性等特点 。 视角 1 考查对实验原理的理解、实验方法的迁移 视角 2 实验器材的改进 (1) 橡皮筋 替代弹簧秤 三个相同的橡皮筋，可将三个橡皮筋系于一点，互成角度地将它们拉长，记下各自的拉力方向，伸长后的长度，并测出原长，根据伸长量确定三个拉力的大小关系，再结合力的图示作图验证平行四边形定则。 (2) 使用力的传感器 用力传感器确定各力的大小，同时确定细绳中拉力的方向，再结合力的图示作图验证平行四边形定则。 (3) 钩码 替代弹簧秤 【 例 2】 (2014·石家庄二模 )某 同学找到一条遵循胡克定律的橡皮筋来验证力的平行四边形定则 ， 设计了如下实验： 图 5 将橡皮筋的两端分别与两条细线相连 ， 测出橡皮筋的原长； 将橡皮筋一端用细线固定在竖直板上的 在橡皮筋的中点 重物自然下垂 ， 如图 5甲所示； 将橡皮筋另一端用细线固定在竖直板上的 如图乙所示 。 为完成实验 ， 下述操作中必需的是 _(填正确答案标号 )。 A 橡皮筋两端连接的细线长度必须相同 B 要测量图甲中橡皮筋 a、 C M、 D 要记录图甲中 点的竖直方向 E 要记录图乙中结点 过结点 a、 解析 由于橡皮筋的弹力大小与形变量成正比，故可以用橡皮筋的形变量等效替代弹力大小来作平行四边形进行实验验证，与连接橡皮筋的细线长度无关，故本题需要测量橡皮筋的原长以及被重物拉伸后的长度， 图甲、乙中重物最终受力平衡，验证的依据为共点力的平衡，物体的平衡与否与 M、 图甲中的 力平衡时橡皮筋的拉力一定在竖直方向，需要记录的是橡皮筋被拉伸后的长度及橡皮筋的原长， 对题图乙需要作出 故需要记录过结点 a、 答案 变式训练 】 学利用如图 6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 ， 将绳子打一个结点 O， 每个钩码的重量相等 ， 当系统达到平衡时 ， 根据钩码个数读出三根绳子的拉力 3， 回答下列问题： 图 6 (1)改变钩码个数 ， 实验能完成的是 _(填正确答案标号 )。 A 钩码的个数 2， 4 B 钩码的个数 3， 4 C 钩码的个数 4 D 钩码的个数 3， 4， 5 (2)在拆下钩码和绳子前 ， 最重要的一个步骤是 _(填正确答案标号 )。 A 标记结点 并记录 B 量出 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 7中 _是正确的 。 (填 “ 甲 ” 或“ 乙 ” ) 图 7 解析 (1)实验中的分力与合力的关系必须满足： |1 因此 B、 C、 (3)实验中 答案 (1)2)A (3)甲