【物理】2019届一轮复习人教版实验：验证力的平行四边形定则学案

【物理】2019届一轮复习人教版实验：验证力的平行四边形定则学案

‎ ‎ 第09讲 实验：验证力的平行四边形定则 ‎ ‎【实验目的】‎ ‎1．验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则。‎ ‎2．学会用作图法处理实验数据和得出实验结论。‎ ‎【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。‎ ‎【实验器材】‎ 方木板、白纸、弹簧测力计(两个)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉、铅笔。‎ ‎【实验步骤】‎ ‎1．仪器安装 ‎(1)如图所示，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。‎ ‎2．测量与记录 ‎(1)用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置O，记录两弹簧测力计的读数F1、F2，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳的方向。‎ ‎(2)只用一个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。‎ ‎(3)改变两弹簧测力计拉力的大小和方向，再重做两次实验。‎ ‎【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，按选定的标度作出这两个弹簧测力计的拉力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。‎ ‎【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。‎ ‎【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。‎ 过关检测 一、实验题（本大题共6小题，每小题10分，共60分。）‎ ‎1．某同学用如图所示的实验装置来探究“力的合成方法”，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．‎ ‎（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 ‎2．某实验小组用一只弹簧秤和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则，设计了如图所示的实验装置，固定在竖直木板上的量角器的直边水平，橡皮筋的一端固定于量角器的圆心O的正上方A处，另一端系绳套1和绳套2。主要实验步骤如下：‎ ⅰ．弹簧秤挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达 O处，记下弹簧秤的示数F；‎ ⅱ．弹簧秤挂在绳套1上，手拉着绳套2，缓慢拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O处，此时绳套1沿0o方向，绳套2沿120o方向，记下弹簧秤的示数F1；‎ ⅲ．根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力= ① ；‎ ⅳ．比较 ② ，即可初步验证；‎ ⅴ．只改变绳套2的方向，重复上述实验步骤。‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）完成实验步骤：① ； ② ；‎ ‎（2）将绳套1由0o方向缓慢转动到60o方向，同时绳套2由120o方向缓慢转动到180o方向，此过程中保持橡皮筋的结点在O处不动，保持绳套1和绳套2的夹角120o不变。关于绳套1的拉力大小的变化，下列结论正确的是 （填选项前的序号）‎ A．逐渐增大 B．先增大后减小 C．逐渐减小 D．先减小后增大 ‎3．在“验证力的平行四边形定则”的实验中．‎ ‎（1）下列说法中正确的是 ．‎ A．测量同一组数据F1、F2和合力F的过程中，橡皮条与细线结点O的位置可以变化 B．测量不同组数据F1、F2和合力F的过程中，橡皮条与细线结点O的位置可以变化 C．实验时，沿弹簧测力计外壳画两条射线作为两个分力F1、F2的方向 D．读两个弹簧测力计的示数时，应正视弹簧测力计，不应侧视或斜视 ‎（2）在坐标纸中已画出某次实验中两弹簧测力计拉力的图示，已知方格每边长度表示2.0N，由图得出合力F的大小为 N．‎ ‎4．某同学在做“验证力的平行四边形定则”实验时，根据测量结果在白纸上画出如图所示的图，其中O为橡皮筋与细绳的结点．‎ ‎（1）图中的 是F1和F2的合力的理论值； 是F1和F2的合力的实际测量值．‎ ‎（2）本实验采用的科学方法是 （填字母代号）‎ 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 ‎5． “探究力的平行四边形定则”的实验如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细线的结点，OB与OC为细绳 ‎（1）（多选）在做“互成角度的两个力的合成”实验时，以下说法中错误的有（ ）‎ A、用两只弹簧秤拉橡皮筋时，应使两细绳套之间的夹角为90°，以便算出合力的大小 B、用两只弹簧秤拉橡皮筋时，结点的位移必须与用一只弹簧秤拉时结点的位置重合，‎ C、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不完全重合，说明“力的合成”的平行四边形定则不一定普遍成立 D、若和的方向不变，而大小各增加1N，则合力F的方向不变，大小也增加1N ‎（2）实验作出图中__________（填或F）是用一根弹簧测力计拉橡皮条的力，若由于的误差使与的合力F方向略向左偏，如图所示，但F大于等于，引起这一结果的原因可能是的大小比真实值偏_______,的方向使它与的夹角比真实值偏___________‎ ‎6．某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如下图甲所示，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．‎ ‎（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）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，①有重要遗漏的步骤的序号是______和________；‎ ‎②遗漏的内容分别是_______________和_____________．‎ 参考答案 ‎1、【答案】（1）3.60（3.6也给分）；（2）D；‎ ‎2、【答案】① ②F1和（2）A；‎ ‎3、【答案】（1）BD；（2）16.1N；‎ ‎4、【答案】（1）F （2）B；‎ ‎5、【答案】（1）ACD（2）、偏大、偏大；‎ ‎6、【答案】 （1）F′　（2）B　（3）①C　E　②C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”；‎