实验三验证平行四边形定则.ppt

实验三 验证力的平行四边形定则,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.培养应用作图法处理实验数据和得出结论的能力.,等效思想：使一个力F的作用效果和两个力F1和F2的作用效果相同，就是使同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点O，即伸长量相同，所以F为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、F在实验误差允许的范围内是否大小相等、方向相同.,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.,1.用图钉把白纸钉在方木板上. 2.把方木板平放在桌面上，用图钉把橡皮条的一端固定在A点，如图所示，橡皮条的另一端拴上两个绳套.,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.用铅笔和刻度尺从力的作用点(位置O)沿着两绳套的方向画直线，按选定的标度作这两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，以F1和F2为邻边利用刻度尺和三角板作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，即为合力F的图示.,5.只用一个弹簧测力计，通过细绳把橡皮条的结点拉到同一位置O.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. 6.比较力F与用平行四边形定则求得的合力F的大小和方向，在实验误差允许的范围内看它们是否相等. 7.改变两个分力的大小和夹角，再做两次实验.,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.,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60100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.,本实验在实际操作中，发现很难做到弹簧测力计的拉力方向在水平面上，致使作图法获得的合力F与用一个弹簧测力计拉结点在同一位置O时的力F误差较大，为防止这种情况的出现，可以在竖直面内进行该实验，这样就较容易控制弹簧测力计的拉力在同一平面内.当然也可以用专门的验证力的平行四边形定则的实验仪器进行实验.,要点例析,实验原理和实验过程 【例证1】(2012福州模拟)做“验证力的平行四边形定则”的 实验，在水平放置的木板上铺一张白纸，把橡皮条的一端固定 在木板的A点，橡皮条的另一端拴上两细绳套，如图所示，两个 弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度拉橡皮条使之伸长，到 达某一位置O时需记下_、_，描 下_，再用一个弹簧测力计钩住细绳 套把橡皮条拉长，使结点到达位置_， 再记下_.,【规范解答】因验证力的平行四边形定则需根据力的大小和方向作平行四边形，所以必须记录力的大小和方向，为保证合力和分力的效果相同，两次必须使结点到达同一位置.故需记下两弹簧测力计的读数和两细绳的方向，描下结点位置O，再使用一个弹簧测力计把橡皮条拉长.使结点到达位置O，再记下弹簧测力计的读数和细绳的方向. 答案：两弹簧测力计的读数 两细绳的方向 结点位置O O点 弹簧测力计的读数和细绳的方向,实验数据处理 【例证2】(2012海口模拟)将橡皮筋的一端固定在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，当橡皮筋的活动端拉到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. (2)在如图所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力,【规范解答】(1)弹簧测力计的最小刻度为0.1 N，读数时应估读一位，所以读数分别为2.50 N和4.00 N. (2)取一个小方格的边长表示0.50 N，作出两个力及它们的合力如图所示. 答案：(1)2.50 4.00 (2)见规范解答,1.(2012南平模拟)在做“验证力的平行四 边形定则”实验中，若由于F1的误差使F1与F2 的合力F方向略向左偏，如图所示，但F大于等 于F，引起这一结果的原因可能是F1的大小 比真实值偏_，F1的方向使它与F2的夹角 比真实值偏_.,【解析】作平行四边形合成图,如图所示，F1的真实值为F10.合力的真实值为F，F1为测量值，由图可知，F1的大小比真实值偏大，F1的方向使它与F2的方向夹角比真实值偏大，大于0. 答案：大 大,2.(2012大连模拟)如图所示是甲、乙两位同学在“探究力的平行四边形定则”的实验中所得到的实验结果，若用F表示两个分力F1、F2的合力，用F表示F1和F2的等效力，则可以判断_(选填“甲”或“乙”)同学的实验结果是符合事实的,【解析】由题设可知，F为F1和F2的合力，通过平行四边形定则所得，而F是F1和F2的等效力，即用一只弹簧测力计拉橡皮条时的拉力，显然F的方向应在细绳的方向上，因甲同学F的方向与细绳在同一直线上，故甲同学的实验是符合事实的本题解答的焦点在F的方向的确定上两位同学的实验结果都有误差，这是正常的，但乙同学很明显在F的方向的确定上违背了实验的要求，作图是错误的 答案：甲,3.(2012南通模拟)某同学在家中尝试验 证平行四边形定则，他找到三条相同的橡 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 端分别挂在墙上的两个钉子A、B上，另一 端与第三条橡皮筋连接，结点为O，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物.,(1)为完成实验，下述操作中必需的是_. a.测量细绳的长度 b.测量橡皮筋的原长 c.测量悬挂重物后橡皮筋的长度 d.记录悬挂重物后结点O的位置 (2)钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是_.,【解析】(1)必须测量橡皮筋的原长和悬挂重物后橡皮筋的长度，这样才能确定橡皮筋的伸长量，确定各力的大小，还需记录悬挂重物后结点O的位置，同时记下三条橡皮筋所在的方向，以便确定各拉力的方向，根据平行四边形定则作出合力的图示.因此，必需的操作是b、c、d. (2)改变条件再次验证可采用更换不同的小重物的方法. 答案：(1)b、c、d (2)更换不同的小重物,5.(2012梅州模拟)共点的两个力的合成实验中， (1)目的是验证两个共点力合成时遵循_法则.实验时已提供的器材有：方木板、白纸、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(多个),还缺少的必要的器材是_.,(2)在互成角度二力合成的实验中某学生有如下操作步骤，试按合理的顺序将步骤序号填在下面的线上_. A.只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条结点拉到O点，记下弹簧测力计读数F和细绳方向. B.把橡皮条一端固定在木板上，在橡皮条另一端拴上两根细绳套(此端交点称为结点). C.用两个弹簧测力计通过两个互成角度的细绳套拉橡皮条,使之伸长到一定长度,在白纸上记下结点位置O,同时记下两个弹簧测力计读数F1、F2和两根细绳方向.,D.把白纸钉在木板上. E.改变F1、F2的大小和方向，重做两次实验. F.用同一比例图示F1、F2和F，作图求出F1和F2合力F，比较F和F得出实验结论.,【解析】共点的两个力的合成实验中，目的是验证两个共点力合成时遵循平行四边形法则. 实验中需要利用弹簧测力计测量拉力的大小，故缺少的必要的器材是弹簧测力计.根据实验原理可知合理的实验步骤为DBCAFE. 答案：(1)平行四边形 弹簧测力计(两个) (2)DBCAFE,6.(2012武汉模拟)在“验证力的平行四边形定则”实验中： (1)部分实验步骤如下，请完成有关内容： A.将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端绑上两根细线 B.在其中一根细线上挂上5个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图甲所示，记录：_、_、 _.,C.将步骤B中的钩码取下，分别在两根细线上挂上4个和3个质量 相等的钩码，用两光滑硬棒B、C使两细线互成角度，如图乙所 示，小心调整B、C的位置，使_，记录_ (2)如果力的平行四边形定则得到验证，那么图乙中 =_.,【解析】(1)验证力的平行四边形定则时，用一根细线拉橡皮筋的力和用两根细线拉橡皮筋的力效果相同，故两次拉橡皮筋必须使橡皮筋伸长到同一位置，