创新方案2014年高考物理精品教学案与知能演练 实验3验证力的平行四边形定则

创新方案2014年高考物理精品教学案与知能演练 实验3验证力的平行四边形定则内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (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时的平行四边形定则。 使一个力 F和两个力 2 都让同一条一端固定的橡皮条伸长到某点，即它们的作用效果相同，所以一个力 F就是这两个力 合力。 作出力 F的图示，再根据平行四边形定则作出力 合力 F 的图示，比较 F 和 F的大小和方向是否都相同。 方木板，白纸，弹簧测力计(两只) ，橡皮条，细绳套(两个)，三角板，刻度尺，图钉(几个)、铅笔。 (1)用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。 (2)用图钉把橡皮条的一端固定在 A 点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套。 图实31(3)用两只弹簧测力计分别钩住 2、细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置 O，如图实3 1 所示，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下 O 点的位置及此时两细绳套的方向。 (4)只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置 O，记下弹簧测力计的读数和细绳的方向。 (5)改变两弹簧测力计拉力的大小和方向，再重做两次实验。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (1)用铅笔和刻度尺从结点 O 沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力 图示，并以 邻边用刻度尺作平行四边形，过 O 点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力 F 的图示。 (2)用刻度尺从 O 点按同样的标度沿记录的方向作出 3、这只弹簧测力计的拉力 F的图示。 (3)比较 F 与 F是否完全重合或几乎完全重合，从而验证平行四边形定则。 (1)使用弹簧测力计前，要先观察指针是否指在零刻度处，若指针不在零刻度处，要设法调整指针，使之指在零刻度处。 再将两个弹簧测力计的挂钩钩在一起，向相反方向拉，如果两个示数相同方可使用。 (2)细绳套应适当长一些，便于确定力的方向。 不要直接沿细绳套的方向画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个点，去掉细绳套后，再将所标点与 O 点连接，即可确定力的方向。 (3)用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大也不宜太小，在60 100之间为宜。 (4)在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定 4、要相同。 (5)在用力拉弹簧测力计时，拉力应沿弹簧测力计的轴线方向。 弹簧测力计中弹簧轴线、橡皮条、细绳套应该位于与纸面平行的同一平面内。 要防止弹簧测力计卡壳，防止弹簧测力计或橡皮条与纸面有摩擦。 (6)在同一实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些。 1读数误差弹簧测力计数据在允许的情况下，尽量大一些，读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录。 2作图误差(1)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。 (2)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 5、测力计示数变化不显著，读数误光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，导致作图产生较大误差。 (3)作图比例不恰当、不准确等造成作图误差。 本实验用一个弹簧测力计也可以完成，具体操作如下：(1)把两条细绳套中的一条细绳套与弹簧测力计连接，另一条细绳套用手直接抓住，然后同时拉这两条细绳套，使结点至 O 点，记下两条细绳套的方向和弹簧测力计的示数 2)放回橡皮条后，将弹簧测力计连接到另一细绳套上，用手再同时拉这两条细绳套，使结点至 O 点，并使两条细绳套位于记录下来的方向上，读出弹簧测力计的示数 他步骤与提供两只弹簧测力计相同。 实验原理与操作例 1(2012长沙模拟)某同学做 “验证力的平行四边形定则 6、”的实验情况如图实32 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， 细绳。 图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。 图实32(1)如果没有操作失误，图乙中的 F 与 F两力中，方向一定沿 向的是_。 (2)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(3)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，细光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ；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 7、 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 图示，并用平行四边形定则求出合力 F；E只用一只弹簧测力计，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 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_；遗漏的内容分别是_和_。 解析(1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至 O 点的拉力一定沿 向；而根据平行四边形定则作出的合力，由于误差的存在，不一定沿 向，故一定沿 向的是 F。 (2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们的作用效果可 8、以等效替代，故 3)根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是 C、 E。 在 C 中未记下两条细绳的方向， E 中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置 O。 答案F (2)B(3) CEC 中应加上“记下两条细绳的方向”E 中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置 O”数据处理与误差分析例 2李明同学在做“互成角度的两个力的合成”实验时，利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置 O 点以及两只弹簧秤拉力的大小，如图实 33 所示。 图实33光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (1)试在图中作出无实验误差情况下 合力图示，并用 F 表示此力。 (2)有关此实验，下列叙述正确的是 9、_。 A两弹簧秤的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大B橡皮筋的拉力是合力，两弹簧秤的拉力是分力C两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置 O。 这样做的目的是保证两次弹簧秤拉力的效果相同D若只增大某一只弹簧秤的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整另一只弹簧秤拉力的大小即可(3)如图实34 所示是张华和李明两位同学在做以上实验时得到的结果，其中哪一个实验比较符合实验事实。 (力 F是用一只弹簧秤拉时的图示 )答：_。 图实34(4)在以上比较符合实验事实的一位同学中，造成误差的主要原因是什么。 ( 至少写出两种情况)答：_。 解析(1)根据平行四边形定则，作出如图所示的合力。 (2)根据合力与分力的关系， 10、两个分力都可以大于合力，因此两弹簧秤的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大，A 正确；两弹簧秤的拉力是分力，橡皮筋的拉力与两弹簧秤的拉力的合力等大反向，B 错误；C 项中的叙述正确；若只增大某一只弹簧秤的拉力大小而要保证光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，只调整另一只弹簧秤拉力的大小不一定能达到效果，有时还要调整方向，D 错误。 (3)张华做的符合实验事实。 (4)F 1的方向比真实方向偏左。 F 2的大小比真实值偏大且方向比真实方向偏左。 作图时两虚线不分别与 2线平行。 答案(1)图见解析(2)3) 张华(4)见解析同类实验的拓展与创新例 3如图实35 所示，某实验小组同学利用 验装置研究支架上力的 11、分解，A、B 为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负。 A 连接质量不计的细绳，可沿固定的板做圆弧形移动。 B 固定不动，通过光滑铰链连接长 0.3 m 的杆。 将细绳连接在杆右端 O 点构成支架。 保持杆在水平方向，按如下步骤操作：图实35测量绳子与水平杆的夹角 ；对两个传感器进行调零；用另一根绳在 O 点悬挂一个钩码，记录两个传感器的读数；取下钩码，移动传感器 A 改变 角。 重复上述实验步骤，得到表格。 30 60 150 (1)根据表格，A 传感器对应的是表中力_( 选填“ “F 2”)。 钩码质量为_ 留 1 位有效数字 )。 光世昌老师高中物理精品资源免费 12、下载地址 (2)本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是( )A因为事先忘记调零B何时调零对实验结果没有影响C为了消除横杆自身重力对结果的影响D可以完全消除实验的误差解析(1)A 传感器中的力均为正值，故 A 传感器对应的是表中力 衡时， 1，当 30时，F 1，可求得 m2)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 C 正确。 答案(1)F 12)C教材实验练基础1在“验证力的平行四边形定则”的实验中，合力与分力的作用效果相同，这里作用效果是指( )A弹簧测力计的弹簧被拉长B固定橡皮条的图钉受拉力产生形变C细绳套受拉力产生形变D使橡皮条在同一方向上伸 13、长到同一长度解析：选 D合力与分力之间是等效替代关系，所以在实验中的作用效果相同是指橡皮条的伸长量相同且伸长到同一位置。 2在做“验证力的平行四边形定则”的实验中，以下说法中正确的是()A用两只弹簧秤拉橡皮条时，两细绳之间的夹角必须为 90，以便求出合力的大小B用两只弹簧秤拉橡皮条时，结点的位置必须与用一只弹簧秤拉时结点的位置重合光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 若用两只弹簧秤拉时合力的图示 F 与用一只弹簧秤拉时拉力的图示 F不完全重合，说明力的合成的平行四边形定则不一定是普遍成立的D同一实验过程中，结点 O 的位置允许变动解析：选 B理论上，细绳之间的夹角是任意的，不需要计算，可以用弹簧秤和量角器测量力的大小和方向，A 错误；前后两次结点的位置相同，力的作用效果才相同，B 正确，D 错误；由于测量和作图存在误差， F和 F 的方向不一定重合，实验可以证明，在误差允许的范围内，平行四边形定则总是成立的，C 错误。 3(2012海口模拟)将橡皮筋的一端固定在 A 点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为 5 N、最小刻度为 0。