必修1：2.实验三验证力的平行四边形定则【2015《物理复习方略》一轮复习课件沪科版】

1、实 验 三验证力的平行四边形定则实验目的和器材实验目的和器材实验原理实验原理实实验验目目的的1.1.验证互成角度的两个共验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形点力合成时的平行四边形定则。定则。2.2.学会用作图法处理实验学会用作图法处理实验数据和得出实验结论。数据和得出实验结论。等效思想：使一个力等效思想：使一个力FF的作用的作用效果和两个力效果和两个力F F1 1和和F F2 2的作用效的作用效果相同果相同, ,就是使同一条一端固定就是使同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点的橡皮条伸长到同一点O,O,即伸即伸长量相同长量相同, ,所以所以FF为为F F1 1和和F F2 2的的合力合力,

2、,作出力作出力FF的图示的图示, ,再根据再根据平行四边形定则作出力平行四边形定则作出力F F1 1和和F F2 2的合力的合力F F的图示的图示, ,比较比较F F、FF在在实验误差允许的范围内是否大实验误差允许的范围内是否大小相等、方向相同。小相等、方向相同。实实验验器器材材方木板、白纸、弹簧测力方木板、白纸、弹簧测力计计( (两只两只) )、橡皮条、细绳、橡皮条、细绳套套( (两个两个) )、三角板、刻度、三角板、刻度尺、图钉尺、图钉( (几个几个) )、铅笔。、铅笔。【实验过程【实验过程】一、实验步骤一、实验步骤1.1.用图钉把白纸钉在方木板上。用图钉把白纸钉在方木板上。2.2.用图钉

3、把橡皮条的一端固定在用图钉把橡皮条的一端固定在A A点点, ,如图所示如图所示, ,橡皮条的另一橡皮条的另一端拴上两个绳套。端拴上两个绳套。3.3.用两只弹簧测力计分别钩住细绳套用两只弹簧测力计分别钩住细绳套, ,互成角度地拉橡皮条互成角度地拉橡皮条, ,使使橡皮条伸长到某一位置橡皮条伸长到某一位置O O。用铅笔描下。用铅笔描下O O点的位置和两条细绳套点的位置和两条细绳套的方向的方向, ,并记录弹簧测力计的读数。注意在使用弹簧测力计的并记录弹簧测力计的读数。注意在使用弹簧测力计的时候时候, ,要使它的弹簧与木板平面平行。要使它的弹簧与木板平面平行。4.4.只用一只弹簧测力计只用一只弹簧测力计

4、, ,通过细绳把橡皮条的结点拉到同一位通过细绳把橡皮条的结点拉到同一位置置O O。读出弹簧测力计的示数。读出弹簧测力计的示数, ,记下细绳的方向记下细绳的方向, ,按同一标度作按同一标度作出这个力出这个力FF的图示。的图示。5.5.改变两个分力的大小和夹角改变两个分力的大小和夹角, ,再做两次实验。再做两次实验。二、数据处理二、数据处理1.1.用铅笔和刻度尺从力的作用点用铅笔和刻度尺从力的作用点( (位置位置O)O)沿着两绳套的方向画沿着两绳套的方向画直线直线, ,按选定的标度作这两只弹簧测力计的拉力按选定的标度作这两只弹簧测力计的拉力F F1 1和和F F2 2的图示的图示, ,利用刻度尺和

5、三角板以利用刻度尺和三角板以F F1 1和和F F2 2为邻边作平行四边形为邻边作平行四边形, ,过过O O点画平点画平行四边形的对角线行四边形的对角线, ,即为合力即为合力F F的图示。的图示。2.2.用刻度尺从用刻度尺从O O点按同样的标度沿记录的方向作出实验步骤中点按同样的标度沿记录的方向作出实验步骤中弹簧测力计的拉力弹簧测力计的拉力FF的图示。的图示。3.3.比较比较F F与与FF是否完全重合或几乎完全重合是否完全重合或几乎完全重合, ,从而验证平行四从而验证平行四边形定则。边形定则。【误差分析【误差分析】1.1.系统误差：弹簧测力计本身不够准确造成的误差系统误差：弹簧测力计本身不够准

6、确造成的误差, ,为此要选为此要选择比较准确的弹簧测力计。择比较准确的弹簧测力计。2.2.偶然误差：弹簧测力计读数和作图造成偶然误差偶然误差：弹簧测力计读数和作图造成偶然误差, ,需要多做需要多做几次实验几次实验, ,并且使两分力并且使两分力F F1 1、F F2 2的夹角适当大。的夹角适当大。【注意事项【注意事项】1.1.使用弹簧测力计前使用弹簧测力计前, ,要先观察指针是否指在零刻度处要先观察指针是否指在零刻度处, ,若指针若指针不在零刻度处不在零刻度处, ,要设法调整指针要设法调整指针, ,使其指在零刻度处。再将两只使其指在零刻度处。再将两只弹簧测力计的挂钩钩在一起弹簧测力计的挂钩钩在一

7、起, ,向相反方向拉向相反方向拉, ,如果两个示数相同如果两个示数相同方可使用。方可使用。2.2.实验中的两个细绳套不要太短。实验中的两个细绳套不要太短。3.3.在同一次实验中在同一次实验中, ,使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。4.4.用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时, ,夹角不夹角不宜太大也不宜太小宜太大也不宜太小, ,在在6060100100之间为宜。之间为宜。5.5.在用力拉弹簧测力计时在用力拉弹簧测力计时, ,拉力应沿弹簧测力计的轴线方向。拉力应沿弹簧测力计的轴线方向。弹簧测力计中弹簧轴线、

8、橡皮条、细绳套应该位于与纸面平行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防止弹簧测力计或橡皮条与纸面有摩擦。皮条与纸面有摩擦。6.6.在同一实验中在同一实验中, ,画力的图示选定的标度要相同画力的图示选定的标度要相同, ,并且要恰当选并且要恰当选定标度定标度, ,使力的图示稍大一些。使力的图示稍大一些。【实验改进【实验改进】弹簧测力计用力传感器取代弹簧测力计用力传感器取代, ,可避免摩擦的影响可避免摩擦的影响, ,使读数更方便、使读数更方便、精确。精确。热点热点1 1 实验原理的考查实验原

9、理的考查【典题【典题1 1】(2014(2014深圳模拟深圳模拟)“)“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”的的实验情况如图甲所示实验情况如图甲所示, ,其中其中A A为固定橡皮筋的图钉为固定橡皮筋的图钉,O,O为橡皮筋与为橡皮筋与细线的结点细线的结点,OB,OB和和OCOC为细线。图乙是在白纸上根据实验结果画为细线。图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示。出的力的图示。(1)(1)做好实验准备后做好实验准备后, ,先用两个弹簧测力计把橡皮筋的结点拉到先用两个弹簧测力计把橡皮筋的结点拉到某一位置某一位置O,O,此时需要记录的是此时需要记录的是O O点位置点位置, , ,。(2)(2

10、)某同学已作出某同学已作出F F1 1、F F2 2和实验测量值和实验测量值FF的图示的图示, ,请在图乙中请在图乙中作出作出F F1 1、F F2 2合力的理论值合力的理论值F F的图示。的图示。(3)(3)图乙中的图乙中的F F与与FF两力中两力中, ,方向一定沿方向一定沿AOAO方向的是方向的是。(4)(4)本实验采用的科学方法是本实验采用的科学方法是。A.A.理想实验法理想实验法 B.B.等效替代法等效替代法C.C.控制变量法控制变量法 D.D.建立物理模型法建立物理模型法【解题探究【解题探究】(1)(1)本实验中需要记录的有本实验中需要记录的有_、_。(2)(2)本实验中两分力对角线

11、表示合力的本实验中两分力对角线表示合力的_,_,沿沿AOAO方向的方向的为合力的为合力的_。【解析【解析】(1)(1)在本实验中在本实验中, ,由于需要画力的图示由于需要画力的图示, ,所以需要记录所以需要记录两个分力的大小和方向两个分力的大小和方向, ,即两个弹簧测力计的读数和两细线的即两个弹簧测力计的读数和两细线的方向。方向。两弹簧测力计的读数两弹簧测力计的读数两细线的方向两细线的方向理论值理论值实际测量值实际测量值(2)(2)力的图示如图所示。力的图示如图所示。(3)(3)实验中合力的理论值为平行四边形的一条对角线实验中合力的理论值为平行四边形的一条对角线, ,合力的合力的实际测量值沿实

12、际测量值沿AOAO方向。方向。(4)(4)本实验中两分力共同的作用效果与合力的作用效果相同本实验中两分力共同的作用效果与合力的作用效果相同, ,故采用的科学方法为等效替代法。故采用的科学方法为等效替代法。答案：答案：(1)(1)两弹簧测力计的读数两细线的方向两弹簧测力计的读数两细线的方向(2)(2)见解析见解析(3)F(3)F(4)B(4)B热点热点2 2 实验过程和注意事项的考查实验过程和注意事项的考查【典题【典题2 2】(2014(2014安庆模拟安庆模拟)(1)(1)某同学做某同学做“验证力的平行四验证力的平行四边形定则边形定则”实验时实验时, ,主要步骤是主要步骤是A.A.在桌面上放一

13、块方木板在桌面上放一块方木板, ,在方木板上铺一张白纸在方木板上铺一张白纸, ,用图钉把用图钉把白纸钉在方木板上白纸钉在方木板上; ;B.B.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A A点点, ,在橡皮条的另一在橡皮条的另一端拴上两条细绳端拴上两条细绳, ,细绳的另一端系着绳套细绳的另一端系着绳套; ;C.C.用两个弹簧测力计分别钩住绳套用两个弹簧测力计分别钩住绳套, ,互成角度地拉橡皮条互成角度地拉橡皮条, ,使使橡皮条伸长橡皮条伸长, ,结点到达某一位置结点到达某一位置O,O,记下记下O O点的位置点的位置, ,读出两个弹读出两个弹簧测力计的示数簧测力计的示数;

14、;D.D.按选好的标度按选好的标度, ,用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F F1 1和和F F2 2的图示的图示, ,并用平行四边形定则求出合力并用平行四边形定则求出合力F;F;E.E.只用一个弹簧测力计只用一个弹簧测力计, ,通过细绳套拉橡皮条使其伸长通过细绳套拉橡皮条使其伸长, ,读出读出弹簧测力计的示数弹簧测力计的示数, ,记下细绳套的方向记下细绳套的方向, ,按同一标度作出这个按同一标度作出这个力力FF的图示的图示; ;F.F.比较力比较力FF和和F F的大小和方向的大小和方向, ,看它们是否相同看它们是否相同, ,得出结论。得出结论。上述步

15、骤中：上述步骤中：有重要遗漏的步骤的序号是有重要遗漏的步骤的序号是和和。遗漏的内容分别是遗漏的内容分别是和和。(2)(2)该同学在做该实验时认为：该同学在做该实验时认为：A.A.拉橡皮条的绳细一些且长一些实验效果较好拉橡皮条的绳细一些且长一些实验效果较好B.B.拉橡皮条时拉橡皮条时, ,弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行板平面平行C.C.橡皮条弹性要好橡皮条弹性要好, ,拉结点到达某一位置拉结点到达某一位置O O时时, ,拉力要适当大些拉力要适当大些D.D.拉力拉力F F1 1和和F F2 2的夹角越大越好的夹角越大越好其中正确的是其中正

16、确的是( (填入相应的字母填入相应的字母) )。【解题探究【解题探究】(1)(1)本实验中表示合力与两分力作用效果相同的实验操作是本实验中表示合力与两分力作用效果相同的实验操作是把结点拉到把结点拉到_。(2)(2)探究合力与分力的关系必须记录两分力的探究合力与分力的关系必须记录两分力的_和和_,_,合力的合力的_和和_及及_的位置。的位置。(3)(3)试分析两分力的大小和夹角的大小对实验结果的影响。试分析两分力的大小和夹角的大小对实验结果的影响。提示：提示：两个分力越大两个分力越大, ,合力可能越大合力可能越大, ,易超出弹簧测力计的测易超出弹簧测力计的测量范围量范围; ;两分力夹角越大两分力

17、夹角越大, ,合力越小合力越小, ,作图时相对误差越大。作图时相对误差越大。同一位置同一位置O O大小大小方向方向大小大小方向方向结点结点O O【解析【解析】(1)(1)根据根据“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”实验的操作实验的操作规程可知规程可知, ,有重要遗漏的步骤的序号是有重要遗漏的步骤的序号是C C、E E。在在C C中未记下中未记下两条细绳的方向两条细绳的方向,E,E中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置置O O。(2)(2)为便于确定拉力的方向为便于确定拉力的方向, ,绳应细且长一些绳应细且长一些, ,实验时应使橡皮实验时应使橡皮条、