高考物理一轮 2.5实验：验证力的平行四边形定则课件.ppt

第5节实验：验证力的平行四边形定则 探究弹力与弹簧伸长的关系,1实验目的 验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则 2实验原理 等效法：使一个力F的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是 ，所以这一个力F就是两个力F1和F2的合力，作出F的图示，再根据 作出力F1和F2的合力F的图示，比较F和F的大小和方向是否都相同,让同一条一端固定的橡皮条伸长到,同一点,平行四边形定则,,一、验证力的平行四边形定则,3实验器材 方木板，白纸，弹簧秤(两只)， ，细绳套(两个)，三角板，刻度尺，图钉(几个) 4实验步骤 (1)用图钉把白纸钉在水平桌面的方木板上 (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,橡皮条,(3)用两只弹簧秤分别钩住细绳套， 互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸 长到某一位置O，如图所示，记录 ，用铅笔描下 及此时两 (4)用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧秤的读数F1和F2的图示，并以 用刻度尺作平行四边形，过 画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示,两弹簧秤的读数,O点的位置,细绳的方向,F1和F2为邻边,O点,(5)只用一只弹簧秤通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下 和 ，用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出这只弹簧秤的拉力F的图示 (6)比较一下，力F与用平行四边形定则求出的合力F在大小和方向上是否相同 (7)改变两个力F1与F2的大小和夹角，再重复实验两次,弹簧秤的读数,细绳的方向,1实验目的 知道弹力与弹簧伸长的定量关系，学会利用列表法、图象法、函数法处理实验数据 2实验原理 弹簧受力会发生形变，形变的大小与受到的外力有关，沿弹簧的方向拉弹簧，当形变稳定时，弹簧产生的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是 ，用悬挂法测量弹簧的弹力，运用的正是弹簧的弹力与挂在弹簧下面的砝码的重力 弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由 进行计算这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系,相等的,相等,拉长后的长度减去弹簧原,来的长度,,二、探究弹力和弹簧伸长的关系,3实验器材 弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、 4实验步骤 (1)将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧 ，即原长 (2)如图所示，将已知质量的钩码 挂在弹簧的下端，在平衡时测量 并计算 ， 填写在记录表格里.,坐标纸,自然伸长状态时的长度l0,弹簧的总长,钩码的重力,(3)改变所挂钩码的质量，重复前面的实验过程多次 (4)以弹力F(大小等于 )为纵坐标，以 为横坐标，用描点法作图连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线,所挂钩码的重力,弹簧的伸长量x,(5)以 为自变量，写出曲线所代表的函数首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数 (6)得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义,弹簧的伸长量,例1 (1)在做“互成角度的两个力的合成”实验时，橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点，以下操作中错误的是 () A同一次实验过程中，O点位置允许变动 B实验中，弹簧测力计必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度,题型一：对操作步骤和实验注意事项的考查,C实验中，先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧测力计拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到O点 D实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两弹簧测力计之间夹角应取90，以便于算出合力的大小 (2)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，以下说法正确的是() A弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度 B用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态,C用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量 D用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等,【解析】(1)从橡皮条固定点到O点的连线方向，是合力的作用线方向，如果O点变动，那么合力的大小、方向都要变化，就不能验证力的平行四边形定则，故A选项错误C选项中，因一个弹簧测力计已拉到最大量程，再通过另一个弹簧测力计拉橡皮条到O点时，另一个弹簧测力计可能超过量程，造成损坏或读数不准，故C选项错误互成角度的两个力的合成是利用平行四边形定则合成的，两个分力成任意角度都适用，不必成90角，故D选项错误,(2)本实验中应以所研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通过增减钩码的数目，以改变对弹簧的拉力，来探索弹力与弹簧伸长的关系，弹簧的伸长量是弹簧长度与原长的差值，所以AB正确,【答案】(1)ACD(2) AB,【方法与知识感悟】验证力的平行四边形定则实验注意事项 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，若两只弹簧测力计在对拉过程中读数相同，则可选；若读数不同应调整或另换，直至相同为止 2在同一次实验中，使橡皮条拉长时的结点O位置一定要相同 3用两只弹簧测力计钩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60100之间为宜,4读数时应注意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限位卡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.,探究弹力与弹簧伸长的关系实验注意事项： 1所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸而超出它的弹性限度，要注意观察，适可而止 2每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点的间距尽可能大，这样作出的图线更精确 3测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，以免增大误差 4描点画线时，所描的点不一定都落在一条直线上，但应注意一定要使各点均匀分布在直线的两侧 5记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位.,例2 某同学用如图所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，读出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：(重力加速度g9.8 m/s2),题型二：对实验数据的处理和误差分析,(1)根据所测数据，在坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与钩码质量m的关系曲线,(2)根据所测得的数据和作出的xm关系曲线可以求出，这种规格弹簧的劲度系数为__________N/m.,【解析】(1)如图所示,(2)根据图线可以看出，标尺刻度x与钩码质量m成一次函数关系，弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律由图线可以求出弹簧的劲度系数k，则k24.5 N/m.,【答案】(1)见解析(2) 24.5,【方法与知识感悟】在物理学中经常用图象处理物理问题，应用图象的好处是直观、方便，根据已知数据选择坐标轴的标度是作好图象的关键作图象的方法是：用平滑的曲线(或直线)将坐标纸上的各点连结起来，若是直线，应使各点均匀分布于直线上或直线两侧，偏离直线太大的点应舍弃，有时可以通过改变坐标轴所表示的物理量的方法，把曲线变为直线，使图象更直观,例3 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 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F1、F2和F3，回答下列问题： (1)改变钩码个数，实验能完成的是() A钩码的个数N1N22，N34 B钩码的个数N1N33，N24 C钩码的个数N1N2N34 D钩码的个数N13，N24，N35,(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 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，你认为下图中______是正确的(填“甲”或“乙”),【解析】实验中的分力与合力的关系必须满足： |F1F2|