高三復習實驗二驗證力的平行四邊形定則

1、第第5 5課時實驗二課時實驗二: :驗證力的平行四邊形驗證力的平行四邊形定則定則 實驗基礎實驗基礎熱點透析熱點透析實驗創(chuàng)新實驗創(chuàng)新素能提升素能提升實驗基礎實驗基礎 固本求源固本求源 提高技能提高技能原理與操作原理與操作處理與分析處理與分析一、數(shù)據(jù)處理一、數(shù)據(jù)處理1.1.用鉛筆和刻度尺從結點用鉛筆和刻度尺從結點O O沿兩條細繩方向畫直線沿兩條細繩方向畫直線, ,按選定的標按選定的標度作出這兩個彈簧測力計的拉力度作出這兩個彈簧測力計的拉力F1F1和和F2F2的圖示的圖示, ,作平行四邊形作平行四邊形, ,過過O O點畫對角線即為合力點畫對角線即為合力F F的圖示的圖示. .2.2.用刻度尺從用刻度

2、尺從O O點按同樣的標度沿記錄的方向作出只用一個彈點按同樣的標度沿記錄的方向作出只用一個彈簧測力計的拉力簧測力計的拉力FF的圖示的圖示. .二、誤差分析二、誤差分析1.1.彈簧測力計本身不夠準確造成系統(tǒng)誤差彈簧測力計本身不夠準確造成系統(tǒng)誤差. .2.2.彈簧測力計讀數(shù)和作圖不準造成偶然誤差彈簧測力計讀數(shù)和作圖不準造成偶然誤差. .三、注意事項三、注意事項1.1.位置不變位置不變同一次實驗中橡皮條拉長后的結點同一次實驗中橡皮條拉長后的結點O O必須保持不變必須保持不變. .2.2.拉力拉力(1)(1)細繩應適當長一些細繩應適當長一些, ,便于確定力的方向便于確定力的方向. .不要直接沿細繩方不要

3、直接沿細繩方向畫直線向畫直線, ,應在細繩兩端畫兩個射影點應在細繩兩端畫兩個射影點. .取掉細繩后取掉細繩后, ,連直線確連直線確定力的方向定力的方向. .(2)(2)應盡量使橡皮條、彈簧測力計和細繩套位于與紙面平行的應盡量使橡皮條、彈簧測力計和細繩套位于與紙面平行的同一平面內同一平面內. .(3)(3)彈簧測力計數(shù)據(jù)盡量大些彈簧測力計數(shù)據(jù)盡量大些, ,讀數(shù)時眼睛要正視讀數(shù)時眼睛要正視, ,要按有效數(shù)要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄字正確讀數(shù)和記錄. .3.3.作圖作圖(1)(1)在同一次實驗中在同一次實驗中, ,選定的比例要相同選定的比例要相同. .(2)(2)兩分力夾角不能太大或太小兩分力夾角不

4、能太大或太小, ,作圖時兩力與對邊一定要平行作圖時兩力與對邊一定要平行. .四、創(chuàng)新改進四、創(chuàng)新改進根據(jù)誤差來源、改變測量工具、巧用實驗原理根據(jù)誤差來源、改變測量工具、巧用實驗原理實驗誤差的大小是本實驗成功與否的關鍵實驗誤差的大小是本實驗成功與否的關鍵, ,最近幾年內關于這部分高考題大最近幾年內關于這部分高考題大多是巧用實驗原理多是巧用實驗原理, ,圍繞誤差來源和實驗操作的注意事項圍繞誤差來源和實驗操作的注意事項, ,從改變測量工具方從改變測量工具方面命題面命題. .例如例如:2014:2014年江蘇卷的實驗題中年江蘇卷的實驗題中, ,就要求就要求“對驗證力的平行四邊形定對驗證力的平行四邊形定

5、則實驗提出兩點注意事項則實驗提出兩點注意事項”;2012;2012年浙江理綜的實驗題中年浙江理綜的實驗題中, ,改變測量工具進行改變測量工具進行實驗實驗, ,巧用實驗原理處理實驗數(shù)據(jù)巧用實驗原理處理實驗數(shù)據(jù), ,如圖如圖1 1、圖、圖2 2所示所示. .熱點透析熱點透析 追蹤熱點追蹤熱點 拓寬思路拓寬思路實驗原理及操作技巧實驗原理及操作技巧 熱點一熱點一【例【例1 1】 在探究求合力的方法時在探究求合力的方法時, ,先將橡皮條的一端固定在先將橡皮條的一端固定在水平木板上水平木板上, ,另一端系上帶有繩套的兩根細繩另一端系上帶有繩套的兩根細繩. .實驗時實驗時, ,需要需要兩次拉伸橡皮條兩次拉伸

6、橡皮條, ,一次是通過兩細繩用兩個彈簧測力計互成一次是通過兩細繩用兩個彈簧測力計互成角度地拉橡皮條角度地拉橡皮條, ,另一次是用一個彈簧測力計通過細繩拉橡另一次是用一個彈簧測力計通過細繩拉橡皮條皮條. .(1)(1)實驗對兩次拉伸橡皮條的要求中實驗對兩次拉伸橡皮條的要求中, ,應該將橡皮條和繩的結應該將橡皮條和繩的結點沿相同方向拉到點沿相同方向拉到位置位置( (填填“同一同一”或或“不同不同”).).(2)(2)同學們在操作過程中有如下討論同學們在操作過程中有如下討論, ,其中對減小實驗誤差有益其中對減小實驗誤差有益的說法是的說法是( (填字母代號填字母代號).).A.A.用兩個彈簧測力計通過

7、細繩拉橡皮條時用兩個彈簧測力計通過細繩拉橡皮條時, ,拉力間的角度要小拉力間的角度要小一些一些B.B.彈簧測力計、細繩、橡皮條要盡量與木板平行彈簧測力計、細繩、橡皮條要盡量與木板平行C.C.用兩彈簧測力計同時拉細繩時兩彈簧測力計示數(shù)之差應盡可用兩彈簧測力計同時拉細繩時兩彈簧測力計示數(shù)之差應盡可能小能小D.D.標記同一細繩方向的兩點要遠些標記同一細繩方向的兩點要遠些思路點撥思路點撥: : (1)(1)兩分力的作用效果與合力的作用效果是等效替兩分力的作用效果與合力的作用效果是等效替代關系代關系. .(2)(2)兩分力間夾角要合適兩分力間夾角要合適, ,以便作圖時布滿整個紙張以便作圖時布滿整個紙張.

8、 .解析解析: : (1)(1)只有拉到同一位置時只有拉到同一位置時, ,兩次的作用效果才能相同兩次的作用效果才能相同. .(2)(2)用兩個彈簧測力計通過細繩拉橡皮條時用兩個彈簧測力計通過細繩拉橡皮條時, ,兩力間的角度應較兩力間的角度應較大一些大一些, ,便于實驗結果更準確便于實驗結果更準確, ,故選項故選項A A錯誤錯誤; ;彈簧測力計、細繩、彈簧測力計、細繩、橡皮條要盡量與木板平行橡皮條要盡量與木板平行, ,如果不平行會導致在木板上畫出的如果不平行會導致在木板上畫出的力的圖示與實際不符力的圖示與實際不符, ,故選項故選項B B正確正確; ;兩彈簧測力計示數(shù)之差的兩彈簧測力計示數(shù)之差的大

9、小對實驗沒有影響大小對實驗沒有影響, ,故選項故選項C C錯誤錯誤; ;標記同一細繩方向的兩點標記同一細繩方向的兩點比較近時比較近時, ,所畫直線的方向誤差就較大所畫直線的方向誤差就較大, ,故選項故選項D D正確正確. .答案答案: : (1) (1)同一同一(2)BD(2)BD方法技巧方法技巧 操作不忘操作不忘“三三”“”“二二”“”“一一”用兩個彈簧測力計拉橡皮條時的用兩個彈簧測力計拉橡皮條時的“三記錄三記錄”(”(記錄兩彈簧測力記錄兩彈簧測力計示數(shù)、兩細繩方向和結點計示數(shù)、兩細繩方向和結點O O的位置的位置),),用一個彈簧測力計拉橡用一個彈簧測力計拉橡皮條時的皮條時的“二記錄二記錄”

10、(”(記錄彈簧測力計示數(shù)和細繩方向記錄彈簧測力計示數(shù)和細繩方向) )及及“一一注意注意”(”(結點結點O O的位置必須在同一位置的位置必須在同一位置).).實驗數(shù)據(jù)處理方法實驗數(shù)據(jù)處理方法熱點二熱點二【例【例2 2】 (2014(2014江蘇卷江蘇卷) )小明通過實驗驗證力的平行四邊形定則小明通過實驗驗證力的平行四邊形定則. .(2)(2)仔細分析實驗仔細分析實驗, ,小明懷疑實驗中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化小明懷疑實驗中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化, ,影響實驗結果影響實驗結果. .他用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度他用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度, ,發(fā)

11、現(xiàn)讀數(shù)發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不相同不相同, ,于是進一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響于是進一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響. .實驗裝置如圖實驗裝置如圖2 2所示所示, ,將一張白紙固定在豎直放置的木板上將一張白紙固定在豎直放置的木板上, ,橡皮筋的上端固橡皮筋的上端固定于定于O O點點, ,下端下端N N掛一重物掛一重物. .用與白紙平行的水平力緩慢地移動用與白紙平行的水平力緩慢地移動N,N,在白紙上記錄在白紙上記錄下下N N的軌跡的軌跡. .重復上述過程重復上述過程, ,再次記錄下再次記錄下N N的軌跡的軌跡. .兩次實驗記錄的軌跡如圖兩次實驗記錄的軌跡如圖3 3所示所示. .過過O O點作一條

12、直線與軌跡交于點作一條直線與軌跡交于a a、b b兩點兩點, ,則實驗則實驗中橡皮筋分別被拉伸到中橡皮筋分別被拉伸到a a和和b b時所受拉力時所受拉力F Fa a、F Fb b的大小關系為的大小關系為.(3)(3)根據(jù)根據(jù)(2)(2)中的實驗中的實驗, ,可以得出的實驗結果有哪些可以得出的實驗結果有哪些?(?(填寫選項填寫選項前的字母前的字母)()() )A.A.橡皮筋的長度與受到的拉力成正比橡皮筋的長度與受到的拉力成正比B.B.兩次受到的拉力相同時兩次受到的拉力相同時, ,橡皮筋第橡皮筋第2 2次的長度較長次的長度較長C.C.兩次被拉伸到相同長度時兩次被拉伸到相同長度時, ,橡皮筋第橡皮筋

13、第2 2次受到的拉力較大次受到的拉力較大D.D.兩次受到的拉力相同時兩次受到的拉力相同時, ,拉力越大拉力越大, ,橡皮筋兩次的長度之差越橡皮筋兩次的長度之差越大大(4)(4)根據(jù)小明的上述實驗探究根據(jù)小明的上述實驗探究, ,請對驗證力的平行四邊形定則實請對驗證力的平行四邊形定則實驗提出兩點注意事項驗提出兩點注意事項. .思路點撥思路點撥: : (1)(1)作圖時選適當?shù)臉硕茸鲌D時選適當?shù)臉硕? ,作出的平行四邊形盡可能作出的平行四邊形盡可能大大.(2).(2)在在a a、b b兩點時兩點時, ,結點結點N N受到完全相同的三個力的作用受到完全相同的三個力的作用. .(3)(3)橡皮筋的形變量

14、和所受到的力有關橡皮筋的形變量和所受到的力有關, ,選項選項A A錯誤錯誤; ;從圖上看從圖上看, ,第第2 2次運動軌跡遠離次運動軌跡遠離O O點點, ,橡皮筋第橡皮筋第2 2次的形變量大次的形變量大, ,選項選項B B正確正確; ;兩次拉伸到相同長度兩次拉伸到相同長度, ,第第2 2次對應的力小次對應的力小, ,選項選項C C錯誤錯誤; ;拉力越大拉力越大, ,由題圖由題圖3 3可得橡皮筋兩次的長度差越大可得橡皮筋兩次的長度差越大, ,故選項故選項D D正確正確. .(4)(4)注意選取橡皮筋的技巧注意選取橡皮筋的技巧: :一要新一要新; ;二要彈性好二要彈性好; ;三不要超過三不要超過彈

15、性限度彈性限度. .故拉力不應該太大故拉力不應該太大; ;橡皮筋不能太長橡皮筋不能太長; ;選用彈性較好選用彈性較好的橡皮筋的橡皮筋. .答案答案: : (1) (1)見解析見解析(F(F合合=4.6=4.64.9 N4.9 N都算對都算對) )(2)F(2)Fa a=F=Fb b (3)BD(3)BD(4)(4)橡皮筋拉伸不宜過長橡皮筋拉伸不宜過長; ;選用新橡皮筋選用新橡皮筋( (或或: :拉力不宜拉力不宜過大過大; ;選用彈性好的橡皮筋選用彈性好的橡皮筋; ;換用彈性好的彈簧換用彈性好的彈簧) )方法技巧方法技巧 在同一實驗中在同一實驗中, ,畫力的圖示選定的標度要相同畫力的圖示選定的標

16、度要相同, ,并且要恰當選定并且要恰當選定標度標度, ,使力的圖示稍大一些使力的圖示稍大一些. .實驗創(chuàng)新實驗創(chuàng)新 瞻新動向瞻新動向 探新類題探新類題改變測量工具巧用實驗原理改變測量工具巧用實驗原理【典例】【典例】在在“探究求合力的方法探究求合力的方法”實驗中實驗中, ,現(xiàn)有木板、白紙、圖釘、現(xiàn)有木板、白紙、圖釘、橡皮筋、細繩套和一把彈簧測力計橡皮筋、細繩套和一把彈簧測力計. .(1)(1)為完成實驗為完成實驗, ,某同學另找來一根彈簧某同學另找來一根彈簧, ,先測量其勁度系數(shù)先測量其勁度系數(shù), ,得到的實得到的實驗數(shù)據(jù)如表驗數(shù)據(jù)如表: :彈力彈力F(N)F(N)0.500.501.001.0

17、01.501.502.002.002.502.503.003.003.503.50伸長量伸長量x(10 x(10-2-2 m) m)0.740.741.801.802.802.803.723.724.604.605.585.586.426.42用作圖法求得該彈簧的勁度系數(shù)用作圖法求得該彈簧的勁度系數(shù)k=k=N/m;N/m;(2)(2)彈簧測力計的讀數(shù)為彈簧測力計的讀數(shù)為2.10 N,2.10 N,利用作圖法作出合力的圖示利用作圖法作出合力的圖示, ,如如圖圖( (乙乙) )所示所示. .( (甲甲) ) ( (乙乙) ) (3)(3)由由(2)(2)中圖示可得中圖示可得F F合合=3.3 N.

18、=3.3 N.答案答案: : (1) (1)圖見解析圖見解析53(5153(515555均可均可) )(2)2.10(2.08(2)2.10(2.082.122.12均可均可) )圖見解析圖見解析(3)3.3(3.1(3)3.3(3.13.53.5均可均可) )命題創(chuàng)新命題創(chuàng)新以本實驗為背景以本實驗為背景, ,以實驗中操作的注意事項、誤差來源設置條件以實驗中操作的注意事項、誤差來源設置條件, ,或或通過改變實驗條件、實驗儀器設置題目通過改變實驗條件、實驗儀器設置題目. .命題動向命題動向1:1:考查對實驗原理的理解、實驗方法的遷移考查對實驗原理的理解、實驗方法的遷移命題動向命題動向2:2:實驗

19、器材的改進實驗器材的改進(1)(1)用傳感器測力大小用傳感器測力大小. .(2)(2)鉤碼和滑輪的組合取代彈簧測力計鉤碼和滑輪的組合取代彈簧測力計. .(3)(3)用橡皮筋取代彈簧測力計用橡皮筋取代彈簧測力計. .三個相同的橡皮筋三個相同的橡皮筋, ,可將三個橡皮筋系于一點可將三個橡皮筋系于一點, ,互成角度地將它們拉互成角度地將它們拉長長, ,記下各自的拉力方向記下各自的拉力方向, ,伸長后的長度伸長后的長度, ,并測出原長并測出原長, ,根據(jù)伸長量確根據(jù)伸長量確定三個拉力的大小關系定三個拉力的大小關系. .素能提升素能提升 模擬實驗模擬實驗 操作演練操作演練1.1.對于對于“驗證力的平行四

20、邊形定則驗證力的平行四邊形定則”的實驗的實驗, ,某同學有以下認識某同學有以下認識: :A.A.實驗中兩個分力的夾角取得越大越好實驗中兩個分力的夾角取得越大越好B.B.細繩以及彈簧測力計所在平面必須與木板平行細繩以及彈簧測力計所在平面必須與木板平行C.C.拉橡皮條的細繩要長些拉橡皮條的細繩要長些, ,用鉛筆畫出兩個定點的位置時用鉛筆畫出兩個定點的位置時, ,應使這應使這兩個點的距離盡量遠些兩個點的距離盡量遠些D.D.作圖要用細芯鉛筆作圖要用細芯鉛筆, ,圖的比例要盡量大些圖的比例要盡量大些, ,要用嚴格的幾何作圖要用嚴格的幾何作圖法作出平行四邊形法作出平行四邊形, ,圖旁要畫出表示力的比例線段

21、圖旁要畫出表示力的比例線段, ,且注明每個力且注明每個力的大小和方向的大小和方向以上操作可以減小誤差的是以上操作可以減小誤差的是.解析解析: :如果兩個分力夾角太大如果兩個分力夾角太大, ,則合力很小則合力很小, ,用平行四邊形作圖用平行四邊形作圖法得出的合力的誤差也較大法得出的合力的誤差也較大, ,所以實驗中不能把夾角取得太所以實驗中不能把夾角取得太大大,A,A錯誤錯誤; ;為了減小摩擦為了減小摩擦, ,橡皮條、細繩、彈簧測力計應在同橡皮條、細繩、彈簧測力計應在同一平面內一平面內, ,且彈簧測力計的方向要與拉力的方向保持在一條直且彈簧測力計的方向要與拉力的方向保持在一條直線上線上, ,以免掛

22、鉤與彈簧測力計之間產(chǎn)生摩擦以免掛鉤與彈簧測力計之間產(chǎn)生摩擦,B,B正確正確; ;為了減小為了減小力的方向的誤差力的方向的誤差, ,橡皮條的細繩要長些橡皮條的細繩要長些, ,標記方向時所畫的兩標記方向時所畫的兩個點的距離要盡量遠些個點的距離要盡量遠些,C,C正確正確; ;由于畫力的圖示時總是有一定由于畫力的圖示時總是有一定的誤差的誤差, ,為了減小畫圖時產(chǎn)生的誤差為了減小畫圖時產(chǎn)生的誤差, ,要用細芯鉛筆要用細芯鉛筆, ,畫的圖要畫的圖要適當大一些適當大一些, ,而且每個力都不應該太小而且每個力都不應該太小, ,所以所以D D正確正確. .答案答案: :BCDBCD2.(20152.(2015包鋼一中月考包鋼一中月考) )在在“驗證力的平行四邊形定則驗證力的平行四邊形定則”實驗中實驗中, ,需要將橡皮需要將橡皮條的一端固定在水平木板上條的一端固定在水平木板上, ,將橡皮條的另一端系兩根細繩將橡皮條的另一端系兩根細繩, ,細繩的另一端都細繩的另一端都有繩套有繩套. .先用一個彈簧測力計鉤住繩套先用一個彈簧測力計鉤住繩套, ,拉橡皮條的另一端到某一點并記下該拉橡皮條的另一端到某一點并記下該點的位置點的位置; ;再用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套再用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套, ,并互成角度地拉橡皮條并互成角度地拉橡皮條. .某同某同學認為在此過程中必須注意以下幾項學認為在此過程中必須注意