《高考備考指南 物理 》課件-實(shí)驗(yàn)三　驗(yàn)證力的平行四邊形定則

物體間的相互作用第二章

實(shí)驗(yàn)三驗(yàn)證力的平行四邊形定則(本實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)系統(tǒng)用書(shū)P41)欄目導(dǎo)航01知識(shí)

梳理查漏02題點(diǎn)

各個(gè)擊破03配套訓(xùn)練知識(shí)梳理查漏1一、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)1.驗(yàn)證互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力合成時(shí)的平行四邊形定則.2.培養(yǎng)應(yīng)用作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和得出結(jié)論的能力.二、實(shí)驗(yàn)原理互成角度的兩個(gè)力F1、F2與另外一個(gè)力F'產(chǎn)生相同的效果，觀察F1、F2用平行四邊形定則求出的合力F與F'在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)是否相等.三、實(shí)驗(yàn)器材木板1塊、白紙、圖釘若干、橡皮條1段、細(xì)繩套2個(gè)、彈簧測(cè)力計(jì)2個(gè)、三角板、刻度尺、鉛筆等.四、實(shí)驗(yàn)步驟1.儀器安裝(1)用圖釘把白紙釘在水平桌面上的木板上.(2)用圖釘把橡皮條的一端固定在A點(diǎn)，如圖甲所示，橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套.2.測(cè)量與記錄(1)用兩只彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條與繩的結(jié)點(diǎn)伸長(zhǎng)到某一位置O.記錄兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1、F2，用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及此時(shí)兩細(xì)繩的方向.(2)只用一只彈簧測(cè)力計(jì)通過(guò)細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O.記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F'和細(xì)繩套的方向.(3)改變兩彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小和方向，再重做兩次實(shí)驗(yàn).3.數(shù)據(jù)處理(1)用鉛筆和刻度尺從力的作用點(diǎn)(位置O)沿著兩繩套的方向畫直線，按選定的標(biāo)度作這兩只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F1和F2的圖示，利用刻度尺和三角板以F1和F2為鄰邊作平行四邊形，過(guò)O點(diǎn)畫平行四邊形的對(duì)角線，即為合力F的圖示.(2)用刻度尺從O點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作出實(shí)驗(yàn)步驟中彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F'的圖示.(3)比較F與F'是否完全重合或幾乎完全重合，從而驗(yàn)證平行四邊形定則.五、注意事項(xiàng)1.同一實(shí)驗(yàn)中的兩只彈簧測(cè)力計(jì)的選取方法：將兩只彈簧測(cè)力計(jì)調(diào)零后互鉤對(duì)拉，讀數(shù)相同.2.在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長(zhǎng)時(shí)，結(jié)點(diǎn)O位置一定要相同.3.用兩只彈簧測(cè)力計(jì)鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時(shí)，夾角不宜太大也不宜太小，在60°~100°為宜.4.實(shí)驗(yàn)時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)與木板平行，讀數(shù)時(shí)眼睛要正視彈簧測(cè)力計(jì)的刻度.在合力不超過(guò)量程及橡皮條彈性限度的前提下，拉力的數(shù)值盡量大些.5.細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些，便于確定力的方向.不要直接沿細(xì)繩套的方向畫直線，應(yīng)在細(xì)繩套末端用鉛筆畫一個(gè)點(diǎn)，去掉細(xì)繩套后，再將所標(biāo)點(diǎn)與O點(diǎn)連接，即可確定力的方向.6.在同一次實(shí)驗(yàn)中，畫力的圖示所選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選取標(biāo)度，使所作力的圖示稍大一些.六、誤差分析1.用描點(diǎn)法記錄的拉力方向不夠準(zhǔn)確.2.所作平行四邊形的對(duì)邊不嚴(yán)格平行.3.拉橡皮條時(shí)，沒(méi)有做到橡皮條及兩細(xì)繩套平行于木板，使在紙下的拉力方向并不是拉力的真實(shí)方向.4.沒(méi)有校準(zhǔn)彈簧測(cè)力計(jì)的零點(diǎn)，兩只彈簧測(cè)力計(jì)的刻度不準(zhǔn)確.5.彈簧的拉桿與限位孔有摩擦，使彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)不能真實(shí)地表示拉力的大小.題點(diǎn)各個(gè)擊破2命題點(diǎn)一教材標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)變形

例1

(2023年全國(guó)乙卷)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中使用的器材有：木板、白紙、兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彈簧測(cè)力計(jì)、橡皮條、輕質(zhì)小圓環(huán)、刻度尺、鉛筆、細(xì)線和圖釘若干.完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：(1)用圖釘將白紙固定在水平木板上.(2)將橡皮條的一端固定在木板上，另一端系在輕質(zhì)小圓環(huán)上.將兩細(xì)線也系在小圓環(huán)上，它們的另一端均掛上測(cè)力計(jì).用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當(dāng)?shù)牧瓌?dòng)兩個(gè)測(cè)力計(jì)，小圓環(huán)停止時(shí)由兩個(gè)測(cè)力計(jì)的示數(shù)得到兩拉力F1和F2的大小，并________.(多選)

A.用刻度尺量出橡皮條的長(zhǎng)度B.用刻度尺量出兩細(xì)線的長(zhǎng)度C.用鉛筆在白紙上標(biāo)記出小圓環(huán)的位置D.用鉛筆在白紙上標(biāo)記出兩細(xì)線的方向CD

(3)撤掉一個(gè)測(cè)力計(jì)，用另一個(gè)測(cè)力計(jì)把小圓環(huán)拉到_________________________________，由測(cè)力計(jì)的示數(shù)得到拉力F的大小，沿細(xì)線標(biāo)記此時(shí)F的方向.

(4)選擇合適標(biāo)度，由步驟(2)的結(jié)果在白紙上根據(jù)力的平行四邊形定則作F1和F2的合成圖，得出合力F'的大小和方向；按同一標(biāo)度在白紙上畫出力F的圖示.(5)比較F'和F的_____________，從而判斷本次實(shí)驗(yàn)是否驗(yàn)證了力的平行四邊形定則.

步驟(2)中白紙上標(biāo)記出的小圓環(huán)位置大小和方向【解析】(2)根據(jù)驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)操作，可知需要用鉛筆在白紙上標(biāo)記出小圓環(huán)的位置，用鉛筆在白紙上標(biāo)記出兩細(xì)線的方向，C、D正確.(3)撤掉一個(gè)測(cè)力計(jì)，用另一個(gè)測(cè)力計(jì)把小圓環(huán)拉到白紙上標(biāo)記出的小圓環(huán)位置.(5)比較F'和F的大小和方向.1.“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩.圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖.(1)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是______.

A.理想實(shí)驗(yàn)法 B.等效替代法C.控制變量法 D.建立物理模型法B

(2)做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，其中不正確的是________(填入相應(yīng)的字母).

A.拉橡皮條的細(xì)繩長(zhǎng)一些，實(shí)驗(yàn)效果較好B.拉橡皮條時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)、橡皮條、細(xì)繩應(yīng)貼近木板且與木板平面平行C.橡皮條彈性要好，拉結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O時(shí)，拉力要適當(dāng)大些，且拉力F1和F2的夾角越大越好D.在實(shí)驗(yàn)中O點(diǎn)位置不能變E.細(xì)繩可以用彈性繩代替(3)圖乙中的F與F'兩力中，方向一定沿AO方向的是______.

C

F'命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新遷移創(chuàng)新角度1實(shí)驗(yàn)器材的變式例2

(2023年烏魯木齊二模)如圖甲所示，某實(shí)驗(yàn)小組用如下器材驗(yàn)證力的合成遵循平行四邊形定則.先將傳感器A固定，把拴著重物C的橡皮筋掛在傳感器A上，穩(wěn)定后，記錄傳感器A的示數(shù)FA＝3.00N，并測(cè)出此時(shí)橡皮筋的長(zhǎng)度為l1＝20.00cm.再用一輕繩連接重物C與傳感器B，水平向右拉動(dòng)傳感器B，如圖乙所示，穩(wěn)定后，分別記錄兩傳感器A、B的示數(shù)F'A＝5.00N、FB＝4.10N，并測(cè)出此時(shí)橡皮筋的長(zhǎng)度為l2＝24.00cm.(1)請(qǐng)?jiān)趫D丙中用力的圖示法作出FA、FB的合力F合，通過(guò)對(duì)比F合與F'A的大小和方向得出力的合成遵循平行四邊形定則.(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出該橡皮筋的勁度系數(shù)k＝________N/cm，橡皮筋的原長(zhǎng)l0＝________cm.

如圖0.5

14.00【解析】(1)根據(jù)題意可知物體的重力為G＝3.00

N，根據(jù)力的圖示法作出合力如圖.(2)開(kāi)始時(shí)，根據(jù)胡克定律G＝k(l1－l0)，代入數(shù)據(jù)有3.00＝k(20.00－l0)，連接傳感器B后，有F'A＝k(l2－l0)，代入數(shù)據(jù)有5.00＝k(24.00－l0)，聯(lián)立解得l0＝14.00

cm，k＝0.5

N/cm.1.某實(shí)驗(yàn)小組用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)和一個(gè)量角器等器材驗(yàn)證力的平行四邊形定則，設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，固定在豎直木板上的量角器的直邊水平，橡皮筋的一端固定于量角器的圓心O的正上方A處，另一端系繩套1和繩套2，主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)彈簧測(cè)力計(jì)掛在繩套1上豎直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的結(jié)點(diǎn)到達(dá)O點(diǎn)處，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F.(2)彈簧測(cè)力計(jì)掛在繩套1上，手拉著繩套2，緩慢拉橡皮筋，使橡皮筋的結(jié)點(diǎn)到達(dá)O處，此時(shí)繩套1沿0°方向，繩套2沿120°方向，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F'.(3)根據(jù)力的平行四邊形定則計(jì)算繩套1的拉力為_(kāi)_________.

(4)比較__________即可初步驗(yàn)證.

(5)只改變繩套2的方向，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟.

(6)將繩套1由0°方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)到60°方向，同時(shí)將繩套2由120°方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)到180°方向，此過(guò)程中保持橡皮筋的結(jié)點(diǎn)在O處不動(dòng)，保持繩套1和繩套2的夾角為120