【物理】2020届一轮复习人教版验证力的平行四边形定则学案

【物理】2020届一轮复习人教版验证力的平行四边形定则学案

第二章 力与物体的平衡 ‎1、高考着重考查的知识点有：力的合成与分解、弹力、摩擦力概念及其在各种形态下的表现形式．对受力分析的考查涵盖了高中物理的所有考试热点问题．此外，基础概念与实际联系也是当前高考命题的一个趋势．‎ ‎2、会用平行四边形定则、三角形定则进行力的合成与分解；会用正交分解法进行力的合成与分解 ‎3、考试命题特点：这部分知识单独考查一个知识点的试题非常少，大多数情况都是同时涉及到几个知识点，而且都是牛顿运动定律、功和能、电磁的内容结合起来考查，考查时注重物理思维与物理能力的考核.‎ 第09讲 验证力的平行四边形定则 ‎1.知道什么是等效替代法.‎ ‎2.能用作图法验证互成角度的两个力合成时遵守平行四边形定则．‎ 基本实验要求 ‎1．实验原理 互成角度的两个力F1、F2与另外一个力F′产生相同的效果，看F1、F2用平行四边形定则求出的合力F与F′在实验误差允许范围内是否相等．‎ ‎2．实验器材 木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺．‎ ‎3．实验步骤 ‎(1)用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上．‎ ‎(2)用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O.如实验原理图所示．‎ ‎(3)用铅笔描下结点O的位置和两个细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F.‎ ‎(4)只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O，记下弹簧测力计的读数F′和细绳的方向．‎ ‎(5)比较F′与用平行四边形定则求得的合力F，看它们在实验误差允许的范围内是否相等．‎ 规律方法总结 ‎1．正确使用弹簧测力计 ‎(1)将两只弹簧测力计调零后水平互钩对拉过程中，读数相同，可选；若不同，应另换或调校，直至相同为止．‎ ‎(2)使用时，读数应尽量大些，但不能超出范围．‎ ‎(3)被测力的方向应与轴线方向一致．‎ ‎(4)读数时应正对、平视刻度．‎ ‎2．注意事项 ‎(1)位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同．‎ ‎(2)角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60°～100°之间为宜．/‎ ‎(3)在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些．细绳套应适当长一些，便于确定力的方向．‎ ‎(4)统一标度：在同一次实验中，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．‎ ‎3．误差分析 ‎(1)误差来源：除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等．‎ ‎(2)减小误差的办法：‎ ‎①实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度，要按有效数字和弹簧测力计的精度正确读数和记录．‎ ‎②作图时用刻度尺借助于三角板，使表示两力的对边一定要平行.‎ ‎★典型案例★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：‎ ‎（1）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点处，记下弹簧秤的示数F ‎（2）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0°方向，绳套2沿120°方向，记下弹簧秤的示数 ‎（3）根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力F′=_____‎ ‎（4）比较_____________即可初步验证 ‎（5）只改变绳套2的方向，重复上述试验步骤．‎ ‎（6）将绳套1由0°方向缓慢转动到60°方向，同时绳套2由120°方向缓慢转动到180°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120°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．‎ ‎【答案】 F1和F1′ A 根据图象可知，绳套1的拉力大小逐渐增大，故A正确。‎ 点睛：本题主要考查了平行四边形定则的直接应用，第6小问是三力平衡问题中的动态分析问题，关键受力分析后，作出示意图，然后运用力的平行四边形定则进行分析讨论。‎ ‎★针对练习1★有同利用如下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（_______）‎ 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，你认为下图中________是正确的。(填“甲”或“乙”)‎ ‎【答案】 BCD　 A　 甲 ‎【解析】（1）对O点受力分析 ‎（2）为验证平行四边形定则,必须作受力图,所以先明确受力点,即标记结点O的位置,其次要作出力的方向并读出力的大小,最后作出力的图示,因此要做好记录,是从力的三要素角度出发,要记录砝码的个数和记录OA、OB、OC三段绳子的方向,所以A选项是正确的,BCD错误.‎ 所以A选项是正确的.‎ ‎（3） 这个力一定沿绳子方向，但 、 合成的力方向不一定在竖直方向，故甲图对 综上所述本题答案是：(1). BCD　 (2). A　 (3). 甲 ‎★针对练习2★为验证力的平行四边形定则，某同将环形橡皮筋挂在弹簧秤钩上，用力拉橡皮筋，使弹簧秤上的读数为2.00 N时，将橡皮筋两端的位置画在白纸上，记为O、O′，选择合适的标度，作出橡皮筋拉力的大小和方向，记为FOO′，如图甲所示．接着他在秤钩和两支圆珠笔上涂抹少许润滑油，用两支圆珠笔和秤钩将环形橡皮筋拉成三角形，使秤钩的下端仍到达O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为FOA，OB段的拉力记为FOB，如图乙所示．再将环形橡皮筋剪断，测得所受的拉力F与长度l之间的关系，如图丙所示．完成下列问题：‎ ‎（1）测得OA=6.10 cm，OB=8.20 cm，AB=10.70 cm，则FOA的大小为____ N；；‎ ‎（2）选择相同的标度，下列按比例作出的FOA和FOB的合力F′的图示正确的是____；‎ ‎（3）通过比较F′与__________的大小和方向，即可得出实验结论．‎ ‎【答案】 1.5 C FOO’‎ ‎（2）由于是同一根橡皮条，所以OA与OB的力相等，以和的作出的平行四边行的对角线大致与相同，故C正确；‎ ‎（3）通过比较与的大小和方向，即可得出实验结论．‎