2013届高考物理一轮复习第二章相互作用实验三验证力的平行四边形定则.ppt

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1、实验三实验三 验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则 一、一、实验实验目的目的1会用会用弹弹簧簧测测力力计计和和细线测细线测出力的大小和方向出力的大小和方向2验证验证互成角度的两个力合成互成角度的两个力合成时时的平行四的平行四边边形定形定则则二、二、实验实验原理原理一个力一个力F的作用效果和两个力的作用效果和两个力F1、F2的共同作用的共同作用结结果果都是都是让让同一条一端固定的橡皮条伸同一条一端固定的橡皮条伸长长到同一点，所以到同一点，所以力力F就是就是这这两个力两个力F1和和F2的合力，作出力的合力，作出力F的的图图示示再根据平行四再根据平行四边边形定形定则则作出力作出力F1和和F2

2、的合力的合力F的的图图示，示，比比较较F和和F的大小和方向在的大小和方向在误误差允差允许许的范的范围围内是否相同内是否相同，若相同，若相同，则说则说明互成角度的两个力合成明互成角度的两个力合成时时遵循平行遵循平行四四边边形定形定则则三、三、实验实验器材器材方木板，白方木板，白纸纸，弹弹簧簧测测力力计计(两只两只)，橡皮条，橡皮条，细绳细绳套套(两个两个)，三角板，三角板，刻度尺，刻度尺，图钉图钉(几个几个)四、四、实验实验步步骤骤1在水平桌面上平放一在水平桌面上平放一块块方木板，在方木板上方木板，在方木板上铺铺一一张张白白纸纸，用，用图钉图钉把白把白纸纸固定在方木板上固定在方木板上2用用图钉图

3、钉把橡皮条的一端固定在板上的把橡皮条的一端固定在板上的A点，在点，在橡皮条的另一端拴上两条橡皮条的另一端拴上两条细绳细绳，细绳细绳的另一端系上的另一端系上细绳细绳套套3用两个用两个弹弹簧簧测测力力计计分分别钩别钩住住细绳细绳套，互成角度地拉橡皮条，将套，互成角度地拉橡皮条，将结结点点拉到某一位置拉到某一位置O，如，如图图所示所示 4用用铅铅笔描下笔描下O点的位置和两条点的位置和两条细绳细绳的方向，的方向，读读出并出并记录记录两个两个弹弹簧簧测测力力计计的示数的示数5用用铅铅笔和刻度尺在白笔和刻度尺在白纸纸上从上从O点沿两条点沿两条细绳细绳的方向画直的方向画直线线，按一，按一定的定的标标度作出两

4、个力度作出两个力F1和和F2的的图图示，并以示，并以F1和和F2为邻边为邻边用刻度尺和三角用刻度尺和三角板作平行四板作平行四边边形，形，过过O点的平行四点的平行四边边形的形的对对角角线线即即为为合力合力F.6只用一个只用一个弹弹簧簧测测力力计计，通，通过细绳过细绳把橡皮条的把橡皮条的结结点拉到同点拉到同样样的位置的位置O，读读出并出并记录弹记录弹簧簧测测力力计计的示数，的示数，记记下下细绳细绳的方向，按同一的方向，按同一标标度用刻度用刻度尺从度尺从O点作出点作出这这个力个力F的的图图示示7比比较较F与用平行四与用平行四边边形定形定则则求出的合力求出的合力F的大小和方向，看它的大小和方向，看它们

5、们在在实验误实验误差允差允许许的范的范围围内是否相同内是否相同8改改变变F1和和F2的大小和方向，再做两次的大小和方向，再做两次实验实验五、五、误误差分析差分析1弹弹簧簧测测力力计计本身的本身的误误差差2读读数数误误差和作差和作图误图误差差3两分力两分力F1、F2间间的的夹夹角角越大，用平行四越大，用平行四边边形定形定则则作作图图得出的合得出的合力力F的的误误差差F也越大也越大六、注意事六、注意事项项1同一同一实验实验中的两只中的两只弹弹簧簧测测力力计计的的选选取方法是：将两只取方法是：将两只弹弹簧簧测测力力计计调调零后互零后互钩对钩对拉，若两只拉，若两只弹弹簧簧测测力力计计在在对对拉拉过过程

6、中，程中，读读数相同，数相同，则则可可选选；若；若读读数不同，数不同，应应另另换换，直至相同，直至相同为为止止2在同一次在同一次实验实验中，使橡皮条拉中，使橡皮条拉长时长时，结结点点O位置一定要相同位置一定要相同3用两只用两只弹弹簧簧测测力力计钩计钩住住绳绳套互成角度地拉橡皮条套互成角度地拉橡皮条时时，夹夹角不宜太角不宜太大也不宜太小，在大也不宜太小，在60100之之间为间为宜宜4读读数数时应时应注意使注意使弹弹簧簧测测力力计计与木板平行，并使与木板平行，并使细绳细绳套与套与弹弹簧簧测测力力计计的的轴线轴线在同一条直在同一条直线线上，避免上，避免弹弹簧簧测测力力计计的外壳与的外壳与弹弹簧簧测测

7、力力计计的限位的限位卡之卡之间间有摩擦有摩擦读读数数时时眼睛要正眼睛要正视弹视弹簧簧测测力力计计的刻度，在合力不超的刻度，在合力不超过过量程及橡皮条量程及橡皮条弹弹性限度的前提下，拉力的数性限度的前提下，拉力的数值值尽量大些尽量大些5细绳细绳套套应应适当适当长长一些，便于确定力的方向不要直接沿一些，便于确定力的方向不要直接沿细绳细绳套的方套的方向画直向画直线线，应应在在细绳细绳套末端用套末端用铅铅笔画一个点，去掉笔画一个点，去掉细绳细绳套后，再将所套后，再将所标标点与点与O点点连连接，即可确定力的方向接，即可确定力的方向6在同一次在同一次实验实验中，画力的中，画力的图图示所示所选选定的定的标标

8、度要相同，并且要恰当度要相同，并且要恰当选选取取标标度，使所作力的度，使所作力的图图示稍大一些示稍大一些七、七、实验实验改改进进本本实验实验用一个用一个弹弹簧簧测测力力计计也可以完成，具体操作如下：也可以完成，具体操作如下：(1)把两条把两条细绳细绳中的一条中的一条细绳细绳与与弹弹簧簧测测力力计连计连接，另一条接，另一条细绳细绳用手直用手直接抓住，然后同接抓住，然后同时时拉拉这这两条两条细绳细绳，使，使结结点至点至O点，点，记记下两条下两条细绳细绳的方向的方向和和弹弹簧簧测测力力计计的示数的示数F1.(2)放回橡皮条后，将放回橡皮条后，将弹弹簧簧测测力力计连计连接到另一接到另一细绳细绳上，用手

9、再同上，用手再同时时拉拉这这两条两条细绳细绳，使，使结结点至点至O点，并使两条点，并使两条细绳细绳位于位于记录记录下来的方向上，下来的方向上，读读出出弹弹簧簧测测力力计计的示数的示数F2.其他步其他步骤骤与提供两只与提供两只弹弹簧簧测测力力计计相同相同这这种操作的种操作的优优点是能减小因两点是能减小因两弹弹簧簧测测力力计计的不同而的不同而带带来的来的误误差，但差，但实实验过验过程稍麻程稍麻烦烦实验实验原理和原理和实验误实验误差的分析差的分析 例例1某同学做某同学做“验证验证力的平行四力的平行四边边形定形定则则”实验时实验时，主要步，主要步骤骤是：是：A在桌上放一在桌上放一块块方木板，在方木板上

10、方木板，在方木板上铺铺一一张张白白纸纸，用，用图钉图钉把白把白纸钉纸钉在方木板上在方木板上B用用图钉图钉把橡皮条的一端固定在板上的把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴点，在橡皮条的另一端拴上两条上两条细绳细绳，细绳细绳的另一端系着的另一端系着绳绳套套C用两个用两个弹弹簧簧测测力力计计分分别钩别钩住住绳绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸条伸长长，结结点到达某一位置点到达某一位置O，记录记录下下O点的位置，点的位置，读读出两个出两个弹弹簧簧测测力力计计的示数的示数D按按选选好的好的标标度，用度，用铅铅笔和刻度尺作出两个笔和刻度尺作出两个弹弹簧簧测测力力

11、计计的拉力的拉力F1和和F2的的图图示，并用平行四示，并用平行四边边形定形定则则求出合力求出合力FE只用一个只用一个弹弹簧簧测测力力计计，通，通过细绳过细绳套拉橡皮条使其伸套拉橡皮条使其伸长长，读读出出弹弹簧簧测测力力计计的示数，的示数，记记下下细绳细绳的方向，按同一的方向，按同一标标度作出度作出这这个力个力F的的图图示示F比比较较F和和F的大小和方向，看它的大小和方向，看它们们是否相同，得出是否相同，得出结论结论上述步上述步骤骤中：中：(1)有重要有重要遗遗漏的步漏的步骤骤的序号是的序号是_和和_(2)遗遗漏的内容分漏的内容分别别是是_和和_解析解析本题主要考查在验证力的平行四边形定则实验中

12、的实验步骤，本题主要考查在验证力的平行四边形定则实验中的实验步骤，要求理解、记住该实验的操作顺序据验证力的平行四边形定则的操作要求理解、记住该实验的操作顺序据验证力的平行四边形定则的操作规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是C、E.在在C中未记下两条绳的方中未记下两条绳的方向，向，E中未说明是否把橡皮条的结点拉到了同一位置中未说明是否把橡皮条的结点拉到了同一位置O.答案答案(1)CE(2)C中未中未记记下两条下两条绳绳的方向的方向E中未中未说说明是否把橡皮条的明是否把橡皮条的结结点拉到了同一位置点拉到了同一位置O实验实验数据的数据的处处理理 例例2将橡皮筋的一端固

13、定在将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根点，另一端拴上两根细绳细绳，每根，每根细绳细绳分分别连别连接着一个量程接着一个量程为为5 N、最小刻度、最小刻度为为0.1 N的的弹弹簧簧测测力力计计，沿着两，沿着两个不同的方向拉个不同的方向拉弹弹簧簧测测力力计计当橡皮筋的活当橡皮筋的活动动端拉到端拉到O点点时时，两根，两根细细绳绳相互垂直，如相互垂直，如图图所示，所示，这时弹这时弹簧簧测测力力计计的的读读数可从数可从图图中中读读出出(1)由由图图可可读读得两个相互垂直的拉力的大小分得两个相互垂直的拉力的大小分别为别为_ N和和_ N(只需只需读读到到0.1 N)(2)在本在本题题的方格的方格纸纸上

14、按作上按作图图法的要求画出法的要求画出这这两个力及它两个力及它们们的合力的合力解析解析读弹簧测力计示数时，应注意首先找零刻度，尤其是竖直读弹簧测力计示数时，应注意首先找零刻度，尤其是竖直放置的那个弹簧测力计是倒置的，它的读数是放置的那个弹簧测力计是倒置的，它的读数是2.5 N(而不是而不是3.5 N)，水，水平放置的弹簧测力计读数是平放置的弹簧测力计读数是4.0 N.答案答案(1)4.02.5(2)如如图图所示所示例例3如如图图所示，某所示，某实验实验小小组组同学利用同学利用DIS实验实验装置研究支架上力的装置研究支架上力的分解分解A、B为为两个相同的双向力两个相同的双向力传传感器，感器，该该

15、型号型号传传感器在受到拉力感器在受到拉力时时读读数数为为正，受到正，受到压压力力时读时读数数为负为负A连连接接质质量不量不计计的的细绳细绳，可沿固定，可沿固定的板做的板做圆圆弧形移弧形移动动B固定不固定不动动，通，通过过光滑光滑铰链连铰链连接接长长0.3 m的杆将的杆将细绳连细绳连接在杆右端接在杆右端O点构成支架保持杆在水平方向，按如下步点构成支架保持杆在水平方向，按如下步骤骤操操作：作：测测量量绳绳子与水平杆的子与水平杆的夹夹角角AOB对对两个两个传传感器感器进进行行调调零零用另一根用另一根绳绳在在O点点悬悬挂一个挂一个钩码钩码，记录记录两个两个传传感器的感器的读读数数取下取下钩码钩码，移，

16、移动传动传感器感器A改改变变角角重复上述重复上述实验实验步步骤骤，得到表格，得到表格.(1)根据表格，根据表格，A传传感器感器对应对应的是表中力的是表中力_(选选填填“F1”或或“F2”)钩码质钩码质量量为为_ kg(保留一位有效数字保留一位有效数字)(2)本本实验实验中多次中多次对传对传感器感器进进行行调调零，零，对对此操作此操作说说明正确的是明正确的是()A因因为为事先忘事先忘记调记调零零B何何时调时调零零对实验结对实验结果没有影响果没有影响C为为了消除横杆自身重力了消除横杆自身重力对结对结果的影响果的影响D可以完全消除可以完全消除实验实验的的误误差差解析解析(1)A传感器中的力均为正值，传感器中的力均为正值，故故A传感器对应的是表中力传感器对应的是表中力F1，平衡时，平衡时，mgF1sin，当，当30时，时，F11.001 N，可求得，可求得m0.05 kg.(2)在挂钩码之前，对传感器进行调零，目的是为了消除横杆自身重在挂钩码之前，对传感器进行调零，目的是为了消除横杆自身重力对结果的影响，故力对结果的影响，故C正确正确答案答案(1)F10.05(2)C