高中物理驗證力,平行四邊形定則教案設(shè)計

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一、測驗?zāi)康?/p>

驗證互成角度的兩個力合成時的平行四邊形定那么．

二、測驗原理

假設(shè)使F1、F2的共同作用效果與另一個力F′的作用效果一致(橡皮條在某一方向伸長確定的長度)，那么根據(jù)F1、F2用平行四邊形定那么求出的合力F，應(yīng)與F′在測驗誤差允許范圍內(nèi)大小相等、方向一致．

測驗器材

方木板一塊、白紙、彈簧測力計(兩只)、橡皮條、細繩套(兩個)、三角板、刻度尺、圖釘(幾個)、細芯鉛筆．

三、測驗步驟

（一）、儀器的安裝

1．用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上．并用圖釘把橡皮條的一端固定在A點，橡皮條的另一端拴上兩個細繩套．

（二）、操作與記錄

2.用兩只彈簧測力計分別鉤住細繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長到某一位置O，如下圖，記錄兩彈簧測力計的讀數(shù)，用鉛筆描下O點的位置及此時兩細繩套的方向．

3．只用一只彈簧測力計通過細繩套把橡皮條的結(jié)點拉到同樣的位置O，記錄彈簧測力計的讀數(shù)和細繩套的方向．

(三)、作圖及分析

4．變更兩個力F1與F2的大小和夾角，再重復(fù)測驗兩次．

5．用鉛筆和刻度尺從結(jié)點O沿兩條細繩套方向畫直線，按選定的標度作出這兩只彈簧測力計的讀數(shù)F1和F2的圖示，并以F1和F2為鄰邊用刻度尺作平行四邊形，過O點畫平行四邊形的對角線，此對角線即為合力F的圖示．

6．用刻度尺從O點按同樣的標度沿記錄的方向作出這只彈簧測力計的拉力F′的圖示．

7．對比一下，力F′與用平行四邊形定那么求出的合力F在誤差范圍內(nèi)大小和方向上是否一致．

四、留神事項

1．位置不變：在同一次測驗中，使橡皮條拉長時結(jié)點的位置確定要一致．

2．角度適合：用兩個彈簧測力計鉤住細繩套互成角度地拉橡皮條時，其夾角不宜太小，也不宜太大，以60°～100°之間為宜．

3．盡量裁減誤差

(1)在合力不超出量程及在橡皮條彈性限度內(nèi)的前提下，測量數(shù)據(jù)應(yīng)盡量大一些．

(2)細繩套應(yīng)適當長一些，便于確定力的方向．不要直接沿細繩套方向畫直線，應(yīng)在細繩套兩端畫個投影點，去掉細繩套后，連直線確定力的方向．

4．統(tǒng)一標度：在同一次測驗中，畫力的圖示選定的標度要一致，并且要恰選中定標度，使力的圖示稍大一些．

五、誤差分析

本測驗的誤差除彈簧測力計本身的誤差外，還主要來源于以下兩個方面：

1．讀數(shù)誤差

減小讀數(shù)誤差的方法：彈簧測力計數(shù)據(jù)在允許的處境下，盡量大一些．讀數(shù)時眼睛確定要正視，要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄．

2．作圖誤差

減小作圖誤差的方法：作圖時兩力的對邊確定要平行，兩個分力F1、F2間的夾角越大，用平行四邊形作出的合力F的誤差ΔF就越大，所以測驗中不要把F1、F2間的夾角取得太大。

例1、對測驗原理誤差分析及讀數(shù)才能的測驗：(1)某測驗小組在探究合力的方法時，先將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上帶有繩套的兩根細繩．測驗時，需要兩次拉伸橡皮條，一次是通過兩細繩用兩個彈簧秤互成角度地拉橡皮條，另一次是用一個彈簧秤通過細繩拉橡皮條．測驗對兩次拉伸橡皮條的要求中，以下哪些說法是正確的_BD_______．(填字母)

A．將橡皮條拉伸一致長度即可

B．將橡皮條沿一致方向拉到一致長度

C．將彈簧秤都拉伸到一致刻度

D．將橡皮條和細繩的結(jié)點拉到一致位置

(2)同學(xué)們在操作過程中有如下探討，其中對減小測驗誤差有益的說法是__AD______．(填字母)

A．彈簧秤、細繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行

B．兩細繩之間的夾角越大越好

C．用兩彈簧秤同時拉細繩時兩彈簧秤示數(shù)之差應(yīng)盡可能大

D．拉橡皮條的細繩要長些，標記同一細繩方向的兩點要遠些

(3)彈簧測力計的指針如下圖，由圖可知拉力的大小為__4.00____N.

例2對測驗操作過程的考察：某同學(xué)在家中嘗試驗證平行四邊形定那么，他找到三條一致的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、鉛筆、細繩、白紙、釘子，設(shè)計了如下測驗：將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個釘子A、B上，另一端與第三條橡皮筋連接，結(jié)點為O，將第三條橡皮筋的另一端通過細繩掛一重物，如下圖

(1)為完成該測驗，下述操作中必需的是___bcd_____．

a．測量細繩的長度

b．測量橡皮筋的原長

c．測量懸掛重物后橡皮筋的長度

d．記錄懸掛重物后結(jié)點O的位置

(2)釘子位置固定，欲利用現(xiàn)有器材，變更條件再次驗證，可采用的方法是________變更重物質(zhì)量______．

例3:有同學(xué)利用如圖2－3－4所示的裝置來驗證力的平行四邊形定那么：在豎直木板上鋪有白紙，固定兩個光滑的滑輪A和B，將繩子打一個結(jié)點O，每個鉤碼的重量相等，當系統(tǒng)達成平衡時，根據(jù)鉤碼個數(shù)讀出三根繩子的拉力F1、F2和F3，回復(fù)以下問題：

(1)變更鉤碼個數(shù)，測驗?zāi)芡瓿傻氖?BCD)

A．鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝2，N3＝4

B．鉤碼的個數(shù)N1＝N3＝3，N2＝4

C．鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝N3＝4

D．鉤碼的個數(shù)N1＝3，N2＝4，N3＝5

(2)在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個步驟是(A)

A．標記結(jié)點O的位置，并記錄OA、OB、OC三段繩子的方向

B．量出OA、OB、OC三段繩子的長度

C．用量角器量出三段繩子之間的夾角

D．用天平測出鉤碼的質(zhì)量

(3)在作圖時，你認為圖中____甲____是正確的．(填“甲”或“乙”)

當堂反應(yīng)：

1、“驗證力的平行四邊形定那么”的測驗處境如圖甲所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細繩的結(jié)點，OB和OC為細繩．圖乙是在白紙上根據(jù)測驗結(jié)果畫出的圖．

(1)假設(shè)沒有操作失誤，圖乙中的F與F′兩力中，方向確定沿AO方向的是___F′_____．

(2)本測驗采用的科學(xué)方法是__B______．

A．夢想測驗法B．等效替代法C．操縱變量法D．建立物理模型法

2、某同學(xué)做“驗證力的平行四邊形定那么”測驗時，主要步驟是：

A．在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上；

B．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，在橡皮條的另一端拴上兩條細繩，細繩的另一端系著繩套；

C．用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點到達某一位置O.記錄下O點的位置，讀出兩個彈簧測力計的示數(shù)；

D．按選好的標度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定那么求出合力F；

E．只用一只彈簧測力計，通過細繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記錄細繩的方向，按同一標度作出這個力F′的圖示；

F．對比F′和