物理实验三 验证力的平行四边形定则 .ppt
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1、实验三 验证力的平行四边形定则实验准备实验目的(1)掌握弹簧测力计的正确使用方法.(2)验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则,培养用作图法处理问题的能力.实验原理作用效果作用效果合力等效法:使一个力 F的_和两个力 F1、F2 的_相同,都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到某一固定点,所以力 F就是力 F1 与 F2 的_,作出力 F的图示.再根据平行四边形定则作出力 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.实验器材方木板、弹簧测力计两个、白纸、橡皮条一段、细绳套两个、图钉(若干)、三角板、刻度尺、铅笔.实验过程实验步骤方木板橡皮条橡皮条(1)用图钉把白纸
2、钉在水平桌面上的_上.(2)用图钉把_的一端固定在 A 点,_的另一端拴上两个细绳套.弹簧测力计读数 F1 和 F2(3)用两个_分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使_伸长到某一位置 O,如图 S3-1 所示,记录两个弹簧测力计的_,用铅笔描下_的位置及此时两_的方向.O 点细绳套橡皮条 图 S3-1(4)只用一个_ 通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的_,记下弹簧测力计的_.(5)改变两个力 F1 与 F2 的大小和夹角再重复实验两次.实验结论位置 O读数 F和细绳的方向用_作图并量出两个分力的合力与用一个测力计直接测出的合力,在误差允许范围内是相等的.改变力 F1 和 F2 的大小和方向,
3、重做上述实验,可以得到同样的结论.弹簧测力计平行四边形定则实验分析注意事项(1)使用弹簧测力计时,应使拉力沿弹簧测力计的轴线方向,橡皮条、弹簧测力计和细绳套应位于与纸面_的同一平面内.平行大结点位置 O(2)使用弹簧测力计时,拉力适当_一些.(3)同一次实验中,橡皮条拉长后的_必须保持不变,即保持作用效果相同.(4)实验中两细绳套要长一些.(5)画力的图示时应该选择适当的标度,尽量使图画得大些.(6)同一次实验中标度应该相同,要严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形,求出合力.误差分析(1)用两个弹簧测力计拉橡皮条时,橡皮条、细绳套和弹簧测力计不在同一平面内,这样两个弹簧测力计的水平拉力
4、的实际分力比由作图法得到的合力要小,造成实验误差.(2)结点 O 的位置和两个弹簧测力计的方向画得不准确,造成作图误差.(3)两个分力的起始夹角太大,如大于 120,再重复做两次实验,为保证结点 O 位置不变(即保证合力不变),则变化范围不大,因而弹簧测力计示数变化不显著,读数误差较大.(4)作图比例不恰当、不准确等造成作图误差.(5)弹簧测力计内部因操作不当出现摩擦.(6)作力的图示及平行四边形时不够准确.【基础检测】1.本实验采用的科学方法是_.A.理想实验法B.等效替代法C.控制变量法D.建立物理模型法答案:B到某一确定的 O 点,以下说法中错误的是(2.(多选)在做“互成角度的两个力的
5、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)A.同一实验过程中,O 点位置不允许变动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线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,把橡皮条另一端拉到 O 点时,两弹簧测力计之间的夹角应取 90,以便于算出合力大小答案:CD.考点 1 实验操作考查典例剖析例 1:(2015年广东阳东一中、广雅中学联考)完成以下“验证力的平行四边形定则”实验的几个主要步骤:(1)如图 S3-2 甲所示,用两个弹簧测力计分
6、别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,记下结点 O 的位置、两弹簧测力计的读数 F1、F2 以及_.(2)如图乙,用一个弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到_,记下细绳套的方向 Oc,读得弹簧测力计的示数 F_.(3)如图丙,按选定的标度作出了力 F1、F2 的图示,请在图丙中:a.按同样的标度作出力 F 的图示.b.按力的平行四边形定则作出 F1、F2 的合力 F.甲丙乙图 S3-2解析:(1)该实验采用的是“等效替代”,用两只弹簧测力计拉橡皮条时,需记下两弹簧测力计的示数和两细绳套的方向.(2)用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到同一位置 O,由弹簧测力计读出拉力为 4
7、.0 N;(3)根据力的平行四边形定则画出力的图示.答案:(1)两细绳套的方向(2)O 点的位置 4.0 N(3)如图 S3-3 所示.图 S3-3【考点练透】1.(2014 年江苏卷)小明通过实验验证力的平行四边形定则:(1)实验记录纸如图 S3-4 所示,O 点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置,两弹簧测力计共同作用时,拉力 F1 和 F2 的方向分别过 P1 和 P2 点;一个弹簧测力计拉橡皮筋时,拉力 F3 的方向过 P3 点.三个力的大小分别为:F13.30 N、F23.85 N 和 F34.25 N.请根据图中给出的标度作图求出 F1 和 F2 的合力.图 S3-4(2)仔细分析实验,小
8、明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化,影响实验结果.他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度,发现读数不相同,于是进一步探究了“拉伸过程对橡皮筋弹性的影响”.实验装置如图 S3-5 所示,将一张白纸固定在竖直放置的木板上,橡皮筋的上端固定于 O 点,下端 N 挂一重物.用与白纸平行的水平力缓慢地移动 N,在白纸上记录下 N 的轨迹.重复上述过程,再次记录下 N 的轨迹.图 S3-5图 S3-6两次实验记录的轨迹如图 S3-6 所示.过 O 点作一条直线与轨迹交于 a、b 两点,则实验中橡皮筋分别被拉伸到 a 和 b 时所受拉力 Fa、Fb 的大小关系为:_.(3)根据(2)中的实
9、验,可以得出的实验结果有哪些?_(填选项前的字母).A.橡皮筋的长度与受到的拉力成正比B.两次受到的拉力相同时,橡皮筋第 2 次的长度较长C.两次被拉伸到相同长度时,橡皮筋第 2 次受到的拉力较大D.两次受到的拉力相同时,拉力越大,橡皮筋两次的长度之差越大(4)根据小明的上述实验探究,请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项.由平衡条件易得橡皮筋的拉力 F,可见 相同时橡皮筋拉解析:(1)根据图中所给标度作出力 F1 和 F2 的图示,以 F1和 F2 为邻边作平行四边形,画出对角线,量出其长度,可得F1 和 F2 的合力大小 F合4.70 N.(2)分析端点 N 受力,设橡皮筋与竖直方
10、向间的夹角为,mgcos 力相同.(3)题图 3 中 ab 表示两次拉力相同时橡皮筋的长度之差,易知 A 错误、B 正确.由图中的两轨迹间的距离变化可知,越大时长度差越大,结合 Fmgcos 知对应的拉力越大,故 D 正确.因同样拉力下橡皮筋第 2 次长度较长,故同样长度下橡皮筋第2 次所受拉力较小,C 错误.(4)从能在记录纸上完成实验的角度考虑有:橡皮筋不宜过长,O 点位置应靠近木板边缘,所选标度不能过小或过大等;从能测出拉力及减小相对误差角度考虑有:拉力不宜过大或过小,两力之间夹角不宜过大或过小等;从能保证两次测量中力的作用效果相同的角度来考虑有:选用新的、弹性好的橡皮筋或换用弹性好的轻
11、弹簧等.答案:(1)如图 D10 所示(F合4.64.9 均正确)(2)FaFb (3)BD(4)橡皮筋拉伸不宜过长;选用新橡皮筋.(或:拉力不宜过大;选用弹性好的橡皮筋;换用弹性好的轻弹簧.)图 D102.(2015 年湖南长沙模拟)某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图 S3-7 甲所示,其中 A 为固定橡皮条的图钉,O 为橡皮条与细绳的结点,OB 和 OC 为细绳.图乙是在白纸上根据实验结果画出的图.甲乙图 S3-7(1)如果没有操作失误,图乙中的 F 与 F两力中,方向一定沿 AO 方向的是_.(2)实验时,主要的步骤是:A.在桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把
12、白纸钉在方木板上.B.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的 A 点,在橡皮条的另一端拴上两条细绳,细绳的另一端系着绳套.C.用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置 O.记录下 O 点的位置,读出两个弹簧测力计的示数.D.按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力 F1 和 F2 的图示,并用平行四边形定则求出合力 F.E.只用一个弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧测力计的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力 F的图示.F.比较 F和 F 的大小和方向,看它们是否相同,得出结论.上述步骤中:有重要遗漏的步骤的序号是_ 和_.遗漏
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