三维设计届高考物理一轮复习实验专题验证力的平行四边形定则课件新人教

一、实验目的

(1)会使用弹簧测力计。

(2)验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则。

二、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，如图实－3－1所示。图实－3－1超链接(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。三、实验器材方木板、白纸，弹簧测力计(两只)，橡皮条，细绳套(两个)，三角板，刻度尺，图钉(几个)。(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，使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置O，如图实－3－2所示，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。四、实验步骤

(1)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。图实－3－2(4)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F′和细绳套的方向。

(5)改变两弹簧测力计拉力的大小和方向，再重做两次实验。

五、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只弹簧测力计的拉力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。

六、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。

七、误差分析

(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。实验原理与操作

[例1](2012·长沙模拟)某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图实－3－3甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳。图实－3－3乙是在白纸上根据实验结果画出的图。图实－3－3(1)如果没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________。

(2)本实验采用的科学方法是________。

A．理想实验法 B．等效替代法

C．控制变量法

D．建立物理模型法

(3)实验时，主要的步骤是：

A．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；

B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O。记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；

D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；

E．只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，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；F．比较F′和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。上述步骤中：①有重要遗漏的步骤的序号是________和________；②遗漏的内容分别是____________________________和________________________。

[解析](1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿AO方向；而根据平行四边形定则作出的合力，由于误差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿AO方向的是F′。(2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们的作用效果可以等效替代，故B正确。

(3)①根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是C、E。②在C中未记下两条细绳的方向，E中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置O。

[答案](1)F′(2)B(3)①CE②C中应加上“记下两条细绳的方向”E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”[题组演练]1．在“验证力的平行四边形定则”的实验中，合力与分力的作用效果相同，这里作用效果是指()A．弹簧测力计的弹簧被拉长B．固定橡皮条的图钉受拉力产生形变C．细绳套受拉力产生形变D．使橡皮条在同一方向上伸长到同一长度解析：合力与分力之间是等效替代关系，所以在实验中的作用效果相同是指橡皮条的伸长量相同且伸长到同一位置。答案：D2.(2013·合肥模拟)甲、乙和丙三位同学做“互成角度的两个力的合成”的实验，所用弹簧测力计的量程为0～5N，他们都把橡皮条的一端固定在木板上的A点，橡皮条的另一端通过细绳连接弹簧测力计，用两个弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点，如图实－3－4所示，此时细绳都与平板平行，用F1和F2表示拉力的方向和大小。甲同学F1和F2的方向互相垂直，F1＝3.0N、F2＝3.8N；乙同学F1和F2方向间的夹角约为30°，F1＝F2＝4.0N；丙同学F1和F2方向间的夹角约为120°，F1＝F2＝4.0N。这三位同学中操作不合适的是哪一位？并说明原因。图实－3－4解析：在用弹簧测力计拉结点O时，两个互成角度的弹簧测力计的拉力不能超过弹簧测力计的量程，当用一个弹簧测力计将结点O也拉到相同位置时，拉力也不能超过弹簧测力计的量程，但乙同学的操作中，F1和F2的合力大于5N，故当用一个弹簧测力计拉时将拉不到O点。答案：乙同学原因见解析数据踪蝶处理凯与误局差分勉析[例2](2却01桌2·浙江拉高考)在“探究逐求合富力的姑方法”实验季中，酱现有泄木板运、白纠纸、误图钉法、橡窄皮筋众、细街绳套蛮和一糕把弹拌簧秤登。(1绿)为完佛成实挤验，牧某同砖学另善找来躺一根吹弹簧梢，先夫测量始其劲灯度系闸数，具得到痒实验膛数据纹如下郊表：弹力F(N制)0.犬501.匀001.婶502.耽002.虾503.刷003.壮50伸长骆量x(1植0－2m)0.先741.沿802.风803.仔724.乌605.聋586.境42用作庸图法道求得做该弹摇簧的比劲度亭系数k＝__弦__芒__唤__廉N/购m。(2趁)某次拴实验芬中，俭弹簧痕秤的找指针条位置亲如图彼实－3－5所示涌，其叮读数捏为__笑__抹__赢__咐N，同际时利乖用(1伙)中结眯果获撞得弹郊簧上音的弹至力值昆为2.弊50易N，请汤画出丢这两附个共合点力替的合支力F合；(3口)由图泳得到F合＝__隙__听__懂__贵N。图实膀－3－5(2睁)读出徒弹簧吃秤的蛾读数旺为2.治10宜N坛(保留开三位历有效脚数字)；以O为顶住点，葡画出捏两弹厌簧的馋绳套晓方向农就是舱两拉直力方峰向，打再确剪定并眉画好辉力的批标度瞧，画的出两罗拉力坐的图誉示，继以两绩拉力铃为邻果边作蔑出平扎行四李边形剖，画诱出平值行四拿边形毙的对虏角线索，即殃合力F合。(3拜)用刻限度尺之量出当合力景的长趴度，没根据屯确定论的标绸度算布出合百力的千大小吼。[答案](1律)如图55润(±响2内均症可)图实辫－3－6(2膨)2朗.1嘴0(说明蔽：有瞎效数渐字位慌数正助确，±0刻.0剖2内均添可)图实戴－3－7(3颤)3呜.3愿(说明垄：±0太.2内均宋可)[题组街演练]3．(2疤01普3·海口饶模拟)将橡院皮筋认的一浅端固锦定在A点，馅另一型端拴眼上两迹根细绳，握每根上细绳池分别这连着生一个帐量程强为5剥N、最角小刻鼻度为0.币1尝N的弹陡簧测声力计译，沿狭着两骡个不防同的番方向挂拉弹番簧测液力计馒，当欧橡皮外筋的仇活动弱端拉觉到O点时闷，两偿根细模绳相金互垂熊直，线如图祖实－3－8甲所喊示。(1兔)由图胀可读谱得两还个相丈互垂棵直的姿拉力得的大巴小分懒别为__乖__滴N和__赏__慈__为__词N。图实偏－3－8(2陈)在如猪图乙冰所示鄙的方窝格纸这上按甜作图御法的堂要求鼻画出急这两念个力非及它作们的恐合力并。解析摩：(1宏)弹簧嫂测力障计的乱最小酒刻度极为0.练1扛N，读惰数时钟应估动读一刑位，俘所以穴读数做分别江为2.剪50堆N和4.混00敌N。(2姥)取一头个小湖方格提的边苏长表简示0.装50灾N，作殃出两洪个力特及它产们的援合力笛如图察所示雀。答案溉：(1晌)2撤.5绸04.厉00(2速)见解莲析4．某凑同学殖在学绝完“力的愁合成”后，窑想在殖家里苦做实聋验“验证润力的平行绸四边须形定村则”。他错从学贪校的刘实验繁室里呀借来竖两个泰弹簧米秤，悬按如小下步烤骤进浇行实狭验。A．在演墙上仓贴一瞒张白符纸用铜来记胞录弹与簧秤索弹力龙的大滥小和脖方向B．在矿一个白弹簧衫秤的目下端锈悬挂帖一装否满水彼的水商杯，烛记下狮静止时弹堵簧秤胃的读剥数FC．将搁一根隔大约30阔c赖m长的谈细线倒从杯找带中顽穿过竭，再封将细绿线两端垒分别脆拴在帽两个侮弹簧迅秤的权挂钩替上。今在靠蛛近白潜纸处蜡用手涝对称鸣地拉定开细进线，摧使两惰个弹萄簧秤风的示阔数相多等，明在白品纸上据记下崭细线辅的方桐向，受弹簧估秤的鸣示数惧如图露实－3－9甲所舌示D．在议白纸尾上按挂一定两标度代作出忍两个贤弹簧罩秤的绪弹力踩的图逢示，如图把乙所贤示，亦根据立力的本平行趟四边竞形定君则可疏求出蜻这两除个力誓的合财力F′图实销－3－9(1犯)在步想骤C中，回弹簧乎秤的绸读数厘为__恭__适__帅__许N。(2智)在步们骤D中，梅合力F′＝__估__匀__亿__幼N。(3确)若__扁__洪__徒__宴__唇__散__咱__，就泛可以搞验证创力的低平行贱四边框形定醒则。解析栏：(1度)弹簧肚秤读迈数时目需要值估读值，最逢终的铅读数迷要以疼有效咏数字走的形框式给锈出，窑根据糊图甲甩弹簧舰秤指具针的位位置辛，可唯读出咸力的侄大小迟为3.思00朗N。(2攀)根据村力的夺大小趋可以瓣用线慰段的滋长度匀来表盯示，郊利用倾刻度磁尺和倡三角危板在贞图乙欺上由首已知附的两蛾个力苦作出波平行岩四边挺形，劣测量甘出平报行四疯边形静的对遍角线树的长拍度，行与标签度1尺N的长批度进饭行比斑较，疯可求宽出F′的大曾小为(5亦.2氏±0恐.2做)瘦N。(3鹊)若F′在竖恳直方尼向且菌数值贿与F近似虏相等磁，则宴在实凶验误片差允阿许的涂范围拥内可便以验御证力投的平精行四劲边形恰定则芳。答案胁：(1浩)3被.0完0(2燥)5负.2葱±0号.2(3扣)F′在竖稼直方板向且叶数值骄与F近似复相等实验肥的改应进与杏创新[例3]“验证蹦力的厨平行区四边释形定折则”实验贝中(1掠)部分哭实验成步骤恳如下证，请赵完成喇有关屈内容召：A．将离一根律橡皮乎筋的夺一端侦固定锄在贴另有白雁纸的酷竖直友平整懒木板直上，命另一勿端绑恼上两追根细暂线。B．在傅其中剧一根踏细线纵上挂港上5个质聋量相刚等的恢钩码去，使赞橡皮极筋拉解伸，申如图扬实－3－10甲所林示，晌记录沿：__包__壤__毕__、__充__挤__瓶__删__、__砖__住__绞__费__。图实剧－3－10C．将像步骤B中的汗钩码含取下写，分扁别在源两根绿细线撒上挂示上4个和3个质溜量相劣等的吩钩码泳，用僵两光撕滑硬仓棒B、C使两扭细线绑互成跟角度逐，如漆图实汇－3－10乙所宅示，毕小心斯调整B、C的位鼻置，溪使__冠__秒__谁__盼__吵__睛__限__呈__南__析__，记厉录__建__全__聋__牛__板__棋_。[解析](1葬)根据伐验证简力的摄平行箱四边酒形定膊则实旧验步陆骤可档知：B中应引记录始的是蓄：结度点O的位栏置；暴钩码骑个数(或细吨线拉伟力大秩小)；拉橡力方茎向(或细包线方担向)。C中调孟整B、C位置退的目筹的是甚使橡吨皮筋箱与细南线的姨结点O与步方骤B中记暂录的描结点薄位置墙重合结，需拒要记毕录的孙是细来线方绩向和舞钩码昨个数(或细烫线拉隙力大纪小)。(2聋)若平割行四陈边形苏定则虚得到眨验证呀，设抵每个滥钩码江重为G，则F＝5G、F1＝4G、F2＝3G，由洋三角赞函数娘关系雨可知敌三力民恰好匆构成绞直角踏三角纸形，渣则co设sα＝3/斗5，co议sβ＝4/瘦5，所皆以co嫂sα/c斤osβ＝3/居4。一、苍本题拦创新葬点分窗析1.源于袄教材——本例汤的实压验原也理与狐教材摊实验撑的原工理相涨同，经所选皇用的廉橡皮赚筋、从细绳热套及语验证核方法正也与田本实敬验相咏同。2.高于仗教材——本实宁验没绒有使赏用弹闯簧秤翠测力垂的大盐小，宝而是豪用钩线码的捏重力诵作为辜绳的舟拉力摩，同刺时用形两个味光滑歇硬棒耗调节两两绳铅拉力衫的方吉向。二、灶本实垂验还丛可以驱从以荡下方心面进临行改避进创夹新(一)数据文处理在数视据处恶理时柏，应绸用平绑行四词边形巷定则言求出祥的合闹力的膜理论钥值和仗用力番的图沾示直径接做驴出的衰合力牺往往好不完晚全重档合，锋出现嫩这种雕现象钥的原蓬因是阻什么语？如迷何区辣别它团们？提示穷：理御论值网与实丢际合塘力不披完全搜重合稻的原始因可隐能是质：两益分力殊的大籍小、负方向蹦确定狗存在抵误差径，做绣力的灶图示勾、平述行四航边形伤存在铃误差枣等。叶实际比的合林力一派定与两橡皮慰筋伸预长的骂方向萄在一皱条直榴线上恭，而焦理论墨值往妄往与手橡皮五筋伸腊长的前方向蛛不在病一条疤直线突上。(二)实验领器材荡的创骗新(1泰)如果骂提供阁三个博相同裕的橡趁皮筋疑，可蛋将三例个橡川皮筋某系于酸一点竹，互涌成角峰度地捡将它疯们拉雪长，积记下页各自层的拉士力方躁向，照伸长只后的位长度杨，并碌测出鞠原长类，根庄据伸拐长量长确定剥三个遮拉力疼的大低小关先系，旋再结惨合力侨的图贱示作粥图验阳证平土行四辽边形蓬定则金。(2酷)如果排提供薄力传葬感器基，则很可用茂力传姿感器境确定牧各力鹅的大袭小，滤同时铸确定畜细绳挪中拉汁力的先方向珍，再干结合断力的云图示异作图应验证拍平行竹四边政形定至则。[题组司演练]图实宴－3－115．有巧同学永利用活如图裁实－3－11所示把的装残置来验围证力窗的平溜行四拥边形钓定则解：在坏竖直宣木板雹上铺洁有白遇纸，稠固定采两个虑光滑谣的滑待轮A和B，将糠绳子沈打一片个结威点O，每跑个钩萌码的娘重量煌相等段，当呆系统细达到宾平衡最时，塌根据勤钩码讲个数版读出蓄三根莲绳子线的拉帅力FTOA、FTOB和FTOC，回忙答下勉列问诉题：(1硬)改变显钩码父个数仇，实村验能百完成丈的是__唤__谢__促__。A．钩我码的咸个数N1＝N2＝2，N3＝4B．钩吧码的窄个数N1＝N3＝3，N2＝4C．钩途码的蚁个数N1＝N2＝N3＝4D．钩芳码的乐个数N1＝3，N2＝4，N3＝5(2琴)在拆强下钩英码和祥绳子绒前，粪最重店要的疏一个尸步骤感是__甲__索__赠__。A．标并记结武点O的位如置，浴并记立录OA、OB、OC三段盯绳子原的方向B．量桥出OA、OB、OC三段织绳子怕的长慕度C．用曲量角挨器量过出三且段绳撤子之耗间的嫂夹角D．用渠天平伶测出制钩码传的质皆量(3壶)在作毛图时姨，你倘认为员图实云－3－12中正涝确的困是(填“A”或“B”流)_渡__知__春__施_。图实输－3－12解析引：(1华)实验客中的著分力作与合卖力的刷关系售必须艳满足垂：|F1－F2|追<F3<F1＋F2，因坦此B、C、D选项苍是可拍以的酷。(2渗)A(3垮)实验碍中F3是竖灯直向告下的柔，因辱此A项正浊确，B项错死误。答案拾：(1香)B奸CD(2矛)A(3食)A6.某同催学在崭家中粗尝试“验证伴平行荒四边橡形定慌则”，他找周到三告条相旁同的团橡皮荣筋(遵循寄胡克攀定律)和若阿干小蹄重物加，以负及刻柄度尺创、三贵角板杏、铅笔孟、细谷绳、贷白纸辣、钉语子，脑设计邀了如慈下实验：洁将两茧条橡警皮筋咏的一刘端分鸽别挂息在墙篇上的蒸两个比钉子A、B上，浓另一茧端与袋第三胆条橡遭皮筋殖连接文，结横点为O，将宫第三蛛条橡冰皮筋俩的另纠一端逼通过圈细绳丑挂一舰重物近，如坏图实叔－3－13所示狐。图实霸－3－13(1璃)为完抽成该吩实验坑，下及述操趟作中则必需末的是__幼__晚__狮__。a．测浇量细焰绳的任长度b．测昏量橡题皮筋峰的原得长c．测周量悬只挂重绝物后若橡皮储筋的访长度d．记纽奉录悬鸣挂重薯物后狐结点O的位地置(2扭)钉子筐位置溪固定萝，欲器利用摊现有参器材勺，改悬变条状件再迎次验重证，景可采菌用的松方法宅是__东__魔__帆__品__碧__蚊__器__。解析历：(1谨)运用钥等效秆思想传来验箭证平修行四纵边形挖定则槐，即驼要验崭证以熄两力贷为邻烟边作昨平行乞四边舞形，刘其对隙角线端是否改和合袖力相瓜符。垄本小蔽题中雄结点耀受三酸个力捧，其巾中两伙个力榆的合叮力与著第三胆个力加等大倦反向功，故画先测泰出各畅力的严大小血和方忧向，饮然后添作出妨各力扭的图疾示，煎以两茫边为董邻边央做平伙行四炒边形效，如庙果在专实验盯误差旬范围泉内平鱼行四款边形塘的对肠角线粥与第塘三个锁力等当大反帜向，胀即可蓝验证慌。为判测量莫各力龙的大追小故喉需要丙记录危橡皮贱筋原搁长、冶悬挂棋重物姻后的念长度落以及榜记录沟悬挂碑重物符后O点的遥位置货。故退应选b、c、d。(2阻)可以千通过瓣改变夏小重饿物改希变各颜力的考大小印。答案誉：(1均)b异cd(2做)更换婶不同销的小宣重物7．如素图实泻－3－14所示婆，某浅实验帆小组材同学粮利用DI暖S实验装置鸦研究炎支架杠上力侮的分阶解。A、B为两勉个相问同的醉双向虽