浙江省2021版高考物理一轮复习实验微讲座1力学实验一实验二探究求合力的方法教案 1

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文档介绍

浙江省2021版高考物理一轮复习实验微讲座1力学实验一实验二探究求合力的方法教案 1

实验二 探究求合力的方法 一、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的平行四边形定则.‎ 二、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,如图所示.‎ ‎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.‎ 三、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).‎ 四、实验步骤 ‎1.用图钉把白纸钉在水平桌面的方木板上.‎ ‎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.‎ ‎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F′和细绳套的方向.‎ ‎5.改变两弹簧测力计拉力的大小和方向,再重做两次实验.‎ 五、数据处理 ‎1.用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线,‎ 10‎ 按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并以F1和F2为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实验步骤4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.‎ 六、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.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.‎ 七、误差分析 ‎1.弹簧测力计本身不够准确造成系统误差.‎ ‎2.弹簧测力计读数和作图不准造成偶然误差.‎ ‎ 对实验原理和操作的考查 ‎【典题例析】‎ ‎ (2020·湖州调研)在“探究求合力的方法”时,先将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上带有绳套的两根细绳.实验时,需要两次拉伸橡皮条,一次是通过两细绳套用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条,另一次是用一个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条.‎ ‎(1)实验对两次拉伸橡皮条的要求中,下列说法正确的是________(填字母代号).‎ A.将橡皮条拉伸相同长度即可 B.将橡皮条沿相同方向拉到相同长度 C.将弹簧测力计都拉伸到相同刻度 D.将橡皮条与绳的结点拉到相同位置 10‎ ‎(2)同学们在操作过程中有如下议论,其中对减小实验误差有益的说法是________(填字母代号).‎ A.两细绳必须等长 B.弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行 C.用两弹簧测力计同时拉细绳时两弹簧测力计示数之差应尽可能大 D.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些 ‎(3)本实验采用的科学方法是________(填字母代号).‎ A.理想实验法 B.控制变量法 C.等效替代法 D.建立物理模型法 ‎[解析] (1)本实验的目的是验证力的平行四边形定则,即研究合力与分力的关系.根据合力与分力是等效的,本实验橡皮条两次沿相同方向拉伸的长度要相同,故A错误,B正确;在白纸上标下第一次橡皮条和绳的结点的位置,第二次将橡皮条和绳的结点拉到相同位置,表明两次效果相同,而弹簧测力计不必拉到相同刻度,故C错误,D正确.‎ ‎(2)通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条时,并非要求两细绳等长,故A错误;测量力的实验要求尽量准确,为了减小实验中因摩擦造成的误差,操作中要求弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行,故B正确;用弹簧测力计同时拉细绳时,拉力不能太大,也不能太小,故C错误;为了更加准确的记录力的方向,拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些,故D正确.‎ ‎(3)该实验采用的方法为等效替代法,故选C.‎ ‎[答案] (1)BD (2)BD (3)C ‎ 如图是“探究求合力的方法”的实验示意图.图甲表示在两个拉力F1、F2的共同作用下,将橡皮条的结点拉长到O点;图乙表示准备用一个拉力F拉橡皮条.下列说法正确的是(  )‎ A.甲中两个拉力的大小应相等 B.甲中两个拉力的方向应互相垂直 C.乙中只需使橡皮条的伸长量与甲中相等 D.乙中仍需将橡皮条的结点拉到O点 解析:选D.甲中两个拉力的大小不一定相等,‎ 10‎ 选项A错误;甲中两个拉力的方向不一定互相垂直,选项B错误;乙中仍需将橡皮条的结点拉到O点,仅伸长量与甲中相等不能满足要求,选项C错误,选项D正确.‎ ‎ 对实验数据处理的考查 ‎【典题例析】‎ ‎ (2020·舟山质检)橡皮条的一端固定在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0.1 N的弹簧测力计.沿着两个不同的方向拉弹簧测力计.当橡皮条的活动端拉到O点时,两根细绳相互垂直,如图所示,这时弹簧测力计的读数可从图中读出.‎ ‎(1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为________N和________N.(要求读到0.1 N)‎ ‎(2)在图中的虚线方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力.‎ ‎[解析] 读弹簧测力计示数时,应注意先找零刻度线,尤其是竖直放置的那个弹簧测力计,它的读数是2.5 N(而不是3.5 N),水平放置的弹簧测力计读数是4.0 N.‎ ‎[答案] (1)4.0 2.5(或2.5 4.0)‎ ‎(2)如图所示(合理即可)‎ ‎ (2020·浙江名校联考)小明通过实验验证力的平行四边形定则.‎ ‎(1)实验记录纸如图甲所示,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:F1=3.30 N、F2=3.85 N和 F3=4.25 N.请根据图中给出的标度作图求出 F1和F2的合力.‎ 10‎ ‎(2)仔细分析实验,小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.实验装置如图乙所示,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拉动 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.‎ 两次实验记录的轨迹如图丙所示. 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 时所受水平拉力 Fa、Fb 的大小关系为____________. ‎ ‎(3)根据(2)中的实验,可以得出的实验结果有________. (选填选项前的字母) ‎ 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.‎ 解析:(1)作出的图示如图1所示.‎ ‎ ‎ ‎(2)重物受力情况如图2所示,由于重力不变,两次实验时,橡皮筋拉力FT的方向相同,故水平拉力F大小相等,即Fa=Fb.‎ 10‎ ‎(3)根据题图丙可知,选项B、D正确,A、C错误.‎ ‎(4)橡皮筋拉伸不宜过长,选用新橡皮筋等可减小误差.‎ 答案:(1)见解析图(F合=4.60~4.90 N都算对)‎ ‎(2)Fa=Fb (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;换用弹性好的弹簧)‎ ‎1.(2020·宁波高二期中)小丽用如图所示的装置“探究求合力的方法”.用一木板竖直放在铁架台和弹簧所在平面后,其部分实验操作如下,请完成下列相关内容:‎ ‎(1)如图甲所示,在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O;‎ ‎(2)卸下钩码然后将两绳套系在弹簧末端,用两弹簧测力计将弹簧末端拉到同一位置O,记录细绳套AO、BO的________及两弹簧测力计相应的读数,图乙中B弹簧测力计的读数为________ N(保留2位小数);‎ ‎(3)小丽在坐标纸上画出两弹簧拉力FA、FB的大小和方向如图丙所示,请你用作图工具在图丙中作出FA、FB的合力F′;‎ ‎(4)已知钩码的重力,可得弹簧所受的拉力F如图丙所示;‎ ‎(5)最后观察比较F和F′,得出结论.‎ 解析:根据“探究求合力的方法”的实验原理,要记录细绳套AO、BO的方向和拉力大小,拉力大小由弹簧测力计读出,分度值为0.1 N,估读一位:11.40 N.利用平行四边形定则作出FA、FB的合力F′,如图所示.‎ 答案:(2)方向 11.40 (3)见解析图 ‎2.某同学用如图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 10‎ 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.‎ ‎(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________.(请填写选项前对应的字母)‎ 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,请您提出两个解决办法.‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________.‎ 解析:(1)由题图知,弹簧测力计A的分度值为0.2 N,读数为3.6 N.‎ ‎(2)验证力的平行四边形定则,一定要记好合力与两分力的大小与方向,与结点位置无关,D错;M的重力即合力,A对;测量前弹簧测力计调零才能测量准确,B对;拉线与木板平行才能保证力在平行于木板平面的同一平面内,C对.‎ ‎(3)对O点受力分析如图所示,可见若要减小FOA可通过调节FOB的大小或方向,或减小物重G等.‎ 答案:(1)3.6 (2)D (3)①减小弹簧测力计B的拉力;②减小重物M的质量(或改变弹簧测力计B拉力的方向等)‎ 10‎ ‎3.(2020·舟山质检)有同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则:在竖直木板上铺有白纸,固定两个光滑的滑轮A和B,将绳子打一个结点O,每个钩码的重量相等,当系统达到平衡时,根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2和F3,回答下列问题:‎ ‎(1)改变钩码个数,实验能完成的是________.‎ A.钩码的个数N1=N2=2,N3=4‎ B.钩码的个数N1=N3=3,N2=4‎ C.钩码的个数N1=N2=N3=4‎ D.钩码的个数N1=3,N2=4,N3=5‎ ‎(2)在拆下钩码和绳子前,最重要的一个步骤是________.‎ A.标记结点O的位置,并记录OA、OB、OC三段绳子的方向 B.量出OA、OB、OC三段绳子的长度 C.用量角器量出三段绳子之间的夹角 D.用天平测出钩码的质量 ‎(3)在作图时,你认为图中________是正确的(选填“甲”或“乙”).‎ 解析:(1)实验中的分力与合力的关系必须满足:|F1-F2|
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