【物理】2018届一轮复习人教版第2章第09讲实验：验证力的平行四边形定则教案

【物理】2018届一轮复习人教版第2章第09讲实验：验证力的平行四边形定则教案

第09讲 实验：验证力的平行四边形定则 ‎【教学目标】‎ ‎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．‎ ‎ ‎ ‎【教学过程】‎ ‎【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。‎ ‎【典型例题】某同学尝试用橡皮筋等器材验证力的平行四边形定则，他找到两条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端与细绳连接，结点为O，细绳下挂一重物，两橡皮筋的另一端也都连有细绳。实验时，先将一条橡皮筋的另一端的细绳固定在墙上的钉子A上，另一条橡皮筋任其下垂，如图甲所示；再将另一条橡皮筋的另一端的细绳固定在墙上的钉子B上，如图乙所示。‎ ‎(1)为完成实验，下述操作中必需的是 A．两橡皮筋的另一端连接的细绳a、b长度要相同 B．要测量橡皮筋的原长 C．要测量图甲和图实Ⅲ－11乙中橡皮筋的长度 D．要记录图甲中结点O的位置及过结点O的竖直方向 E．要记录图乙中结点O′的位置及过结点O′的竖直方向 ‎(2)对该实验“两条相同的橡皮筋”的要求的理解正确的是 A．橡皮筋的材料和原长相同即可 B．橡皮筋的材料和粗细相同即可 C．橡皮筋的材料、原长和粗细均要相同 ‎【答案】　(1)BCE　(2)C ‎【解析】　(1)首先应明白该实验的实验原理，即用橡皮筋的伸长量来表示弹力的大小，所以实验中一定要测橡皮筋的长度，而没必要关心细绳a、b的长度，选项B和C中的操作是需要的，为了确保力的合成的等效性，需要题图乙中结点O′的位置及过结点O′的竖直方向，选项E中的操作是必需的。‎ ‎(2)为了能用橡皮筋的伸长量表示弹力大小，满足F＝kx，应让k值相同，即橡皮筋的材料、粗细、原长均要相同，选项C正确。‎