【物理】2018届一轮复习苏教版第2章实验2力的平行四边形定则教案

【物理】2018届一轮复习苏教版第2章实验2力的平行四边形定则教案

实验二　力的平行四边形定则 ‎● 实验目的 ‎1．会使用弹簧测力计．‎ ‎2．验证互成角度的两个力合成时是否符合平行四边形定则．‎ ‎● 实验原理 ‎1．等效法：一个力F′的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点，所以一个力F′就是这两个力F1和F2的合力，作出力F′的图示，如图实21所示．‎ 图实21‎ ‎2．平行四边形法：根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示．‎ ‎3．验证：比较F和F′的大小和方向是否相同，若在误差允许的范围内相同，则验证了力的平行四边形定则．‎ ‎● 实验器材 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)．‎ ‎● 实验过程 一、实验步骤 ‎1．用图钉把白纸钉在方木板上．‎ ‎2．用图钉把橡皮条的一端固定在A 点，如图实32所示，橡皮条的另一端拴上两个绳套．‎ 图实22‎ ‎3．用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一位置O.用铅笔描下O点的位置和两条细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数．注意在使用弹簧测力计的时候，要使它的弹簧与木板平面平行．‎ ‎4．只用一只弹簧测力计，通过细绳把橡皮条的结点拉到同一位置O.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．‎ ‎5．改变两个分力的大小和夹角，再做两次实验. ‎ 二、数据处理 ‎1．用铅笔和刻度尺从力的作用点(位置O)沿着两绳套的方向画直线，按选定的标度作这两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，利用刻度尺和三角板以F1和F2为邻边作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，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实验步骤中弹簧测力计的拉力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．‎ ‎● 误差分析 ‎1．系统误差：弹簧测力计本身不够准确造成的误差，为此要选择比较准确的弹簧测力计．‎ ‎2．偶然误差：弹簧测力计读数和作图造成偶然误差，需要多做几次实验，并且使两分力F1、F2的夹角适当大些．‎ ‎● 注意事项 ‎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，要调整指针使其指在零刻度处．再将两只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．实验中的两个细绳套不要太短．‎ ‎3．在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同．‎ ‎4．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．‎ ‎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．‎ ‎● 实验改进 弹簧测力计用力传感器取代，可避免摩擦的影响，使读数更方便、精确.‎ ‎●考向1　实验原理与误差分析 ‎　(2015·安徽高考)在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在板上一点，两个细绳套系在橡皮条的另一端．用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图实23所示．请将以下的实验操作和处理补充完整：‎ 图实23‎ ‎(1)用铅笔描下结点位置，记为O；‎ ‎(2)记录两个弹簧测力计的示数F1和F2，沿每条细绳(套)的方向用铅笔分别描出几个点，用刻度尺把相应的点连成线；‎ ‎(3)只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O，记录测力计的示数F3，________________________________________________；‎ ‎(4)按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F3；‎ ‎(5)根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F；‎ ‎(6)比较________的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应的改进后再次进行实验．‎ ‎【规范解答】　(3)用铅笔描出绳上的几个点，用刻度尺把这些点连成直线(画拉力的方向)，目的是画出同两分力产生相同效果的这个力的方向．‎ ‎(6)F与F3作比较，即比较用平行四边形作出的合力和产生相同效果的实际的力是否相同，即可验证力的平行四边形定则的正确性．‎ ‎【答案】　(3)沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把这些点连成直线　(6)F与F3‎ ‎●考向2　实验数据处理 ‎　(2015·枣庄模拟)“探究求合力的方法”的实验装置如图实24甲所示．‎ 图实24‎ ‎(1)某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图甲所示．其中，细绳CO对O点的拉力大小为________N；‎ ‎(2)请将图甲中细绳CO和BO对O点两拉力的合力F合画在图乙上．由图求出合力的大小F合＝________N；(保留两位有效数字)‎ ‎(3)某同学对弹簧测力计中弹簧的劲度系数是多少很感兴趣，于是，他将刻度尺与弹簧测力计平行放置，如图丙所示，利用读得的数据，他得出了弹簧的劲度系数．那么，该弹簧的劲度系数k＝________N/m.(保留两位有效数字)‎ ‎【规范解答】　(1)由图甲可读出CO对O点的拉力大小为2.60 N. ‎ ‎(2)在图乙上的画图如图所示，结合作图可求得合力大小为5.1 N.‎ ‎(3)由图丙可知，弹簧测力计0刻度线对应‎5.0 mm,2.60 N对应‎48.4 mm，由胡克定律，F＝kx，解得k＝＝60 N/m.‎ ‎【答案】　(1)2.60　(2)见解析图　5.1　(3)60‎ ‎●考向3　创新实验设计 ‎　某同学用如图实25所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”．弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置．分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向．‎ 图实25‎ ‎(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为________N.‎ ‎(2)下列不必要的实验要求是________．‎ A．应测量重物M所受的重力 B．弹簧测力计应在使用前校零 C．拉线方向应与木板平面平行 D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置 ‎(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请提出两个解决办法．‎ ‎【规范解答】　(1)弹簧测力计的最小刻度为0.2 N，所以A的读数为3.60 N.‎ ‎(2)根据三力平衡的特点可知，弹簧测力计A、B的拉力的合力与重物M 的重力等值反向，故A项是必要的；弹簧测力计的零点误差影响各拉力的测量值，所以使用前需校零，B项是必要的；只有拉线方向与木板平面平行，才能保证所研究的各力在同一平面内，C项也是必要的；实验中只需测出两拉力的大小和方向以及重物的重力即可验证平行四边形定则，而测力计A的拉力不同时O点的位置就不同，故没必要使O点静止在同一位置，答案为D.‎ ‎(3)弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，说明拉弹簧测力计A的力大了，可行的解决方法有：①改变弹簧测力计B拉力的大小或方向；②减小重物M的质量(或将A更换成较大量程的弹簧测力计)．‎ ‎【答案】　(1)3.60　(2)D　(3)见解析