2015届高三物理一轮复习课件实验3探究力的平行四边形定则

实验3探究力的平行四边形定则返回目录•考向互动探究•实验溯本求源实验3探究力的平行四边形定则•一、实验目的•1．学会用弹簧测力计和细线测出力的大小与方向．•2．运用力的图示法探究互成角度的两个共点力合成时遵循_______________．•二、实验原理•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________，所以力F′就是这两个力F1和F2的合力，作出力F′的图示．再根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示，比较F和F′的大小和方向是否相同，若相同，则说明互成角度的两个力合成时遵循________________．返回目录•实验溯本求源平行四边形定则同一位置平行四边形定则实验3探究力的平行四边形定则•三、实验器材•方木板一块、白纸、弹簧测力计(两只)、________、细绳套(两个)、________、图钉(几个)、细芯铅笔．•四、实验步骤•1．用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上．并用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴一短绳，短绳的另一端拴上两个细绳套．•2．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，如图S31所示，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的_________．返回目录•实验溯本求源橡皮条刻度尺方向实验3探究力的平行四边形定则•3．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和细绳套的________．返回目录•实验溯本求源图S31方向实验3探究力的平行四边形定则•4．用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数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．•5．用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出只用一只弹簧测力计的拉力F′的图示．•6．比较一下，力F′与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向是否________．返回目录•实验溯本求源相同返回目录实验3探究力的平行四边形定则•考向互动探究考向一实验原理与实验操作1．实验原理的进一步理解每次实验保证结点位置保持不变，是为了使合力的作用效果与两个分力共同作用的效果相同，这是物理学中等效替换的思想方法．由于力不仅有大小，还有方向，若两次橡皮条的伸长长度相同但结点位置不同，说明两次效果不同，不满足合力与分力的关系，不能验证平行四边形定则．2．实验操作注意事项(1)不要直接以橡皮条的端点为结点，可拴一短细绳连接两个细绳套，以三绳交点为结点，应使结点小些，以便准确地记录结点O的位置．返回目录实验3探究力的平行四边形定则•考向互动探究(2)使用弹簧测力计前，应先调节零刻度，使用时不能超过量程，拉弹簧测力计时，应使弹簧测力计与木板平行．被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致，拉动弹簧时不可与外壳相碰或摩擦．(3)在同一次实验中，橡皮条伸长时的结点位置要相同．(4)两个拉力F1和F2夹角不宜过小，作力的图示时，标度要一致．(5)读数时应正对、平视刻度．返回目录实验3探究力的平行四边形定则•考向互动探究例1[2013•北京丰台二模]在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学经历了以下实验步骤：A．用铅笔和直尺在白纸上从O点沿着两细绳方向画直线，按一定标度作出两个力F1和F2的图示，根据平行四边形定则作图求出合力F；B．只用一把弹簧测力计，通过细绳把橡皮筋与细绳的连接点拉到同样的位置O；C．用铅笔记下O点的位置和两条细绳的方向，读出两把弹簧测力计的示数；D．在水平放置的木板上，垫一张白纸并用图钉固定，把橡皮筋的一端固定在板上A点，用两条细绳连接在橡皮筋的另一端，通过细绳同时用两把弹簧测力计互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋与细绳的连接点到达某一位置O；返回目录实验3探究力的平行四边形定则•考向互动探究E．记下弹簧测力计的读数和细绳方向，按同一标度作出这个力的图示F′，比较这个实测合力和按平行四边形定则求出的合力F，看它们的大小和方向是否相等；F．改变两弹簧测力计拉力的大小和方向，多次重复实验，根据实验得出结论．(1)将以上实验步骤按正确顺序排列，应为_________(填选项前的字母)．(2)从图S3­2甲可读得左边弹簧测力计的示数为____N，为了更准确地得到合力与分力的关系，要采用作力的____(选填“图示”或“示意图”)来表示分力与合力．(3)图乙中与F1、F2效果相同的力是________(选填“F”或“F′”)，图乙中方向一定沿AO方向的力是________(选填“F”或“F′”)．返回目录实验3探究力的平行四边形定则•考向互动探究(4)在物理学中跟力一样，运算时遵守平行四边形定则的物理量还有___________________________(至少写出三个，要求写名称)．图S3­2返回目录实验3探究力的平行四边形定则•考向互动探究(1)DCABEF(2)3.8图示(3)F′F′(4)位移、速度、加速度等[解析](1)实验步骤按正确顺序排列为DCABEF.(2)左边弹簧测力计的示数为3.8N，作力的图示来表示分力与合力，可更准确地得到合力与分力的关系．(3)F1、F2共同作用的效果沿AO拉到O，与F′一个力的作用效果相同，图乙中方向一定沿AO方向的力是F′.(4)矢量还有位移、速度、加速度等．返回目录实验3探究力的平行四边形定则•考向互动探究[点评](1)本实验中弹簧测力计的最小分度值为0.2N，按照有效数字的读数规则应读成3.8N；(2)本实验中要达到的效果是使橡皮筋沿相同的方向发生相同的形变．下面的变式题应用平衡来研究力的合成．返回目录实验3探究力的平行四边形定则•考向互动探究变式题[2013•衡水中学调研]有同学利用如图S3­3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TOA、TOB和TOC，回答下列问题．图S3­3返回目录实验3探究力的平行四边形定则•考向互动探究(1)改变钩码个数，实验能完成的是________．A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4B．钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4D．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返回目录实验3探究力的平行四边形定则•考向互动探究(3)在作图时，你认为图S3­4中________是正确的．(选填“甲”或“乙”)图S3­4返回目录实验3探究力的平行四边形定则•考向互动探究(1)BCD(2)A(3)甲[解析](1)实验中的分力与合力的关系必须满足|F1－F2|＜F3＜F1＋F2，因此B、C、D选项是可以的．(2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向．(3)F3的方向一定竖直向下，而F1和F2合力方向由于测量误差可能偏离竖直向上方向，所以甲是正确的．返回目录实验3探究力的平行四边形定则•考向互动探究考向二数据处理与误差分析1．数据处理——作图法在“验证力的平行四边形定则”实验中，由作图法得到的合力F与实际测量得到的合力F′不可能完全重合，只要在误差范围内可以认为合力F与合力F′重合即可验证平行四边形定则，如图S3­5所示．图S3­5返回目录实验3探究力的平行四边形定则•考向互动探究2．误差分析(1)用两把弹簧测力计拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧测力计不在同一个平面内，这样得到的两把弹簧测力计的水平分力的实际合力比由作图法得到的合力小．(2)结点O的位置和两把弹簧测力计的方向画得不准，造成作图的误差．(3)作图比例不恰当造成作图误差．返回目录实验3探究力的平行四边形定则•考向互动探究例2[2013·广州二模]请结合图S3­6完成“验证力的平行四边形定则”实验的相关内容．(1)如图a所示，铺有白纸的水平木板上，橡皮条一端固定在A点，另一端拴两个细绳套．(2)如图b所示，用两把弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，使绳与橡皮条的结点伸长到某位置并记为O点，记下此时弹簧测力计的示数F1和F2及________．(3)如图c所示，用一把弹簧测力计拉橡皮条，使绳与橡皮条的结点拉到O点，记下此时弹簧测力计的示数F＝______N和细绳的方向．返回目录实验3探究力的平行四边形定则•考向互动探究(4)如图d所示，已按一定比例作出了F1、F2和F的图示，请用作图方法作出F1和F2的合力图S3­6返回目录实验3探究力的平行四边形定则•考向互动探究(5)合力与F大小相等，方向略有偏差，如果此偏差仅由F1引起，则原因是F1的大小比真实值偏________、F1与F2的夹角比真实夹角偏______．(选填“大”或“小”)(2)两细绳的方向(3)3.00(4)作图如图所示(5)大大返回目录实验3探究力的平行四边形定则•考向互动探究[解析](2)要记下两分力F1和F2的方向．(3)测力计的示数要估读一位，即F＝3.00N.(4)力的图示作出F1和F2的合力F′，如图所示．(5)由答图可知，将F1减小或减小F1与F的夹角，合力F′与F更接近重合，则原因是F1的大小比真实值偏大或F1与F2的夹角比真实夹角偏大．返回目录实验3探究力的平行四边形定则•考向互动探究[点评]本实验是用实验结果和理论结果进行比较，即比较F′和F，检查理论或已有的实验结论是否正确，达到验证的目的．返回目录实验3探究力的平行四边形定则•考向互动探究变式题[2013•深圳二模]根据要求，完成“验证力的平行四边形定则”实验．(1)如图S3­7甲所示，把白纸固定在木板上后，再把木板竖立在桌面上，用图钉把橡皮筋的一端固定在A点，另一端B拴两条轻绳，跨过定滑轮后各拴一细绳套，分别挂上3个钩码和4个钩码(每个钩码重1N)，调整滑轮的位置，稳定后结点B位于O处，记下________和两条轻绳的方向，取下滑轮及钩码．图S3­7返回目录实验3探究力的平行四边形定则•考向互动探究(2)如图乙所示，取某单位长度表示1N，用力的图示作出两条轻绳的拉力F1和F2，再用一把弹簧测力计把结点也拉至O处，记下弹簧测力计的读数为________N，取下弹簧测力计．(3)在图丙作出F1和F2的合力F及拉力的图示．(4)对比F和F′的大小和方向，发现它们不是完全一致的，其可能的原因是____________________________(填一个原因)．返回目录实验3探究力的平行四边形定则•考向互动探究(1)O的位置(2)5.00(3)如图所示(4)测量存在误差；作图没有画准；弹簧测力计自身重力的影响；滑轮与绳之间有摩擦等．返回目录实验3探究力的平行四边形定则•考向互动探究[解析](1)两次拉的效果相同，需记下第一次拉的位置，即O的位置．(2)0.1N精度的弹簧测力计需估读到下一位，其读数为5.00N.(3)根据平行四边形定则合成，然后标上刻度，如图所示．(4)测量存在误差；作图没有画准；弹簧测力计自身重力的影响；滑轮与绳之间有摩擦等.