实验验证力的平行四边形定则市公开课一等奖省赛课微课金奖课件

试验3:验证力平行四边形定则

【试验目标】

验证力平行四边形定则.【试验器材】

方木板、白纸、弹簧秤(两个)、橡皮条、细绳(两条)、刻度尺、三角板、图钉、铅笔.【试验原理】

比较试验中测出协力和依据平行四边形作出对角线,两者大小和方向是否在试验误差允许范围内相同,可确定是否到达了验证平行四边形定则目标.第1页【试验步骤】1.在桌上平放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸固定在方木板上.2.用图钉把橡皮条一端固定在板上A点,在橡皮条另一端拴上两条细绳,细绳另一端系着绳套.3.用两个弹簧秤分别钩住两个绳套,互成角度地拉橡皮条同一结点,使橡皮条伸长,结点抵达某一位置O(如图所表示).4.用铅笔记下O点位置和两条细绳方向,读出两个弹簧秤示数.5.用铅笔和刻度尺在白纸上从O点沿着两条细绳方向画直线,按照一定标度作出两个力F1和F2图示,用平行四第2页

边形定则求出协力F.6.只用一个弹簧秤,经过细绳把橡皮条结点拉到一样位置O,读出弹簧秤示数,记下细绳方向,按同一标度作出这个力F′图示.7.比较力F′与F大小和方向,看它们在试验误差允许范围内是否相等.8.改变两个分力大小和夹角,再做两次试验.

【注意事项】

1.使用弹簧秤前,应先调整零刻度,使用时不超量程,拉弹簧秤时,应使弹簧秤与方木板平行.2.在同一次试验中,橡皮条伸长时结点位置要相同.3.两拉力F1和F2夹角不宜过小,作力图示,标度要一致.第3页【例1】如图所表示是甲、乙两名同学在做“验证力平行四边形定则”试验时得到结果.若按试验中要求符号表示各个力,则可判定其中哪一个试验结果是尊重试验事实?

第4页【思绪剖析】

(1)符号F、F′含义各是什么?

答

F表示F1与F2两力共同作用效果即为协力,由平行四边形定则确定.F′表示用单独一个测力计测出F1与F2效果.(2)哪一个试验结果尊重试验事实?

答因为F′为单独一个测力计测量使橡皮条结点伸长到同一点O,故F′应在AO直线上,所以甲符合试验事实.(3)F与F′出现偏差原因是什么?

答主要原因有两个方面,一个是测力计本身准确度不够高,

读数出现偏差;另一个是作图时误差.

答案

甲第5页【例2】在两个共点力合成试验中,如图所示,用A、B两个测力计拉橡皮条结点D,

使其位于E处,α+β=90°,然后保持A读数不变,当角α由图示位置逐步减小时,欲使结点仍在E处,可采取方法是（）

A.增大B读数,减小β角 B.减小B读数,减小β角C.减小B读数,增大β角 D.增大B读数,增大β角第6页【思绪剖析】

(1)题目中欲使结点仍在E处含义是什么?

答结点仍在E处含义是A、B协力不变,即矢量EC大小、方向不变.(2)题目中条件α+β=90°作用是什么?

答如右图所表示,表示开始EA⊥AC,当α减小后,矢量EA箭头离开AC,抵达EA′位置.(3)怎样确定测力计B改变?第7页

答由作图法,连接A′C,由矢量三角形关系,能够显著看出B读数减小了,β角也减小了.(4)该题假如改为α增大,B示数及β角又怎样改变呢?

答用上述一样作图法,能够确定B读数增大了,β角仍减小了.(5)假如题目中没有α+β=90°条件,则情况又怎样呢?

答这时要分情况讨论了:①若α+β<90°,当α减小时,B

示数减小,β角减小;②若α+β>90°时,当α减小时,B

示数减小,β角增大.

答案

B第8页【例3】在“验证力平行四边形定则”试验中,以下哪些方法可减小试验误差? ()A.两个分力F1、F2间夹角要尽可能大些

B.两个分力F1、F2大小要尽可能大些

C.拉橡皮条细绳要稍长些

D.试验中,弹簧秤必须与木板平行,读数时视线要正对弹簧秤刻度

【思绪剖析】(1)两个分力F1、F2间夹角在什么范围为宜?

答假如夹角太大,用平行四边形作图得出协力F误差也大,假如夹角太小,当F1、F2读数较大时,协力较大,这样就会超出一个弹簧秤直接测量量程,使试验无法进行.

所以,夹角在60°到90°较适宜.(2)两个弹簧秤示数取多大为宜?第9页

答假如弹簧秤读数取太小,准确度差,读数误差大,假如读数在弹簧秤量程三分之二以上,则准确度高,误差小,所以,

F1、F2读数应尽可能大些.(3)拉橡皮条细绳长度有什么要求?

答假如细绳长度太短,因为弹簧秤外壳存在一定厚度,

那么两个弹簧秤所拉两条细绳组成平面与木板平面间夹角会太大,这么会造成较大误差,反之,假如细绳长一些,

两绳组成平面便越靠近木板平面,误差便小一些.(4)为了减小误差,该试验还可采取哪些办法?

答橡皮条结点用另一短绳延伸,两弹簧秤细绳与该短绳组成一个很小结点,作为本试验观察“结点”;作图铅笔应削尖一些;作图时单位长度稍取大一些;图形适当布局大一些;严格用两块三角板画平行四边形.

答案

BCD第10页1.仅用一个弹簧秤验证力平行四边形定则【例4】在“验证力平行四边形定则”试验中,除了供给其他各个必要器材外,只给了一个弹簧秤.能否做好本试验?

如能,请简明说明怎样操作?

答案能够.在固定好白纸和橡皮条以后,用弹簧秤拉一个细绳、用手拉另一个细绳(两绳间有一不为零夹角),把细绳和橡皮条结点拉至某一位置O.记下位置O、两条细绳方向、弹簧秤示数F1.然后用弹簧秤拉另一条细绳,用手拉前一次弹簧秤拉那条细绳,使结点依然抵达位置O.方法巧用第11页

同时使两细绳和前一次拉动时画下两条直线重合,记下此时弹簧秤示数F2.以F1、F2为邻边作平行四边形,求出合力理论值F.上述操作完成试验内容,相当于用两个弹簧秤同时拉动橡皮条所完成试验内容,其它试验步骤和有两个弹簧情况下试验完全相同.

不过,按照此种方法操作,会带来新试验误差,原因是在第二次拉动橡皮条时,要想在结点抵达位置O同时,两根细绳和前一次拉动时画下直线完全重合是不可能,一定会有偏差.2.仅用橡皮条验证平行四边形法则第12页

【例5】请不用弹簧秤,只用三条相同橡皮条、四个图钉、一把直尺和一支铅笔、三张白纸、平木板来验证平行四边形法则.

解析

仅用橡皮条也可验证平行四边形定则,其步骤、方法以下:(1)将三条橡皮条一端都拴在一个图钉O上,将这三条橡皮条另一端分别再拴一个图钉A、B、C,注意此时四个图钉均未固定在板上,如右图所表示.(2)用直尺测出橡皮条自由长度L0,注意从图钉脚之间测起.(3)将拴有橡皮条图钉A、B适当张开钉在木板上,拉第三

根橡皮条C,即使三条橡皮条互成角度拉伸,待节点处图第13页

钉O静止时,钉下C图钉,并统计图钉O位置(注意此时O图钉不能钉)统计图钉A、B、C位置.(此时图钉有孔,不需铅笔)(4)测出这三条橡皮条长度L1、L2、L3,分别算出它们伸长量X1=L1-L0,X2=L2-L0,X3=L3-L0.(5)将X1、X2、X3按一定百分比图示出来,以X1、X2为邻边作平行四边形,求出其对角线OC′.比较OC′与OC长度

(即X3长度),假如相等,且在一条直线上,则到达目标.若

OC′与OC有一微小夹角θ,则有误差(如上图所表示).

本试验是依据图钉O受到三个平面共点力而静止.任意两个力协力与第三个力大小相等方向相反原理.

答案看法析第14页1.在做“互成角度两个力合成”试验时,橡皮条一端固定在木板上,用两个弹簧秤把橡皮条另一端拉到某一确定

O点,以下操作中错误是 ()A.同一次试验过程中,O点位置允许变动

B.试验中,弹簧秤必须与木板平行,读数时视线要正对弹簧秤刻度

C.试验中,先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程,

然后只需调整另一弹簧秤拉力大小和方向,把橡皮条另一端拉到O点

D.试验中,把橡皮条另一端拉到O点时,两弹簧秤之间夹角应取90°,方便于算出协力大小第15页

解析

从橡皮条固定点到O点连线方向,是协力作用线方向,假如O点变动,那么协力大小、方向都要改变,就不能验证力平行四边形定则,故A选项错.C选项中,因一个弹簧秤已拉到最大量程,再经过另一个弹簧秤拉橡皮条到O点时,第一个弹簧秤可能超出最大量程,造成损坏,或读数不准,

故C选项错.互成角度两个力合成,是利用平行四边形定则合成,两个分力成任意角度都适用,无须成90°角,故D

选项错.

答案

ACD第16页2.在验证力平行四边形定则试验中,使b弹簧秤按图所表示位置开始顺时针迟缓转动,在这过程中保持O点位置不变和a弹簧秤拉伸方向不变,则在整个过程中关于a、b弹簧秤读数改变是 ()A.a增大,b减小 B.a减小,b增大

C.a减小,b先增大后减小 D.a减小,b先减小后增大解析

如右图所表示,a示数不停减小,b示数先减小后增大.D第17页3.将橡皮筋一端固定在A点,另一端拴上两根细绳,每根细绳分别连着一个量程为5N、最小刻度为0.1N弹簧测力计.沿着两个不一样方向拉弹簧测力计.

当橡皮筋活动端拉到O点时,两根细绳相互垂直,如图所示.这时弹簧测力计读数可从图中读出.(1)由图可读得两个相互垂直拉力大小分别为

N和

N(只需读到0.1N).(2)在方格纸(见右图)上按作图法要求画出这两个力及它们协力.第18页

解析从图中可知,弹簧秤最小分度为0.1N,所以,竖直向下弹簧秤读数为2.5N,水平向右弹簧秤读数为4.0N.

因为读数2.5N、4.0N均是0.5N整数倍,所以,选方格纸中一个小方格边长表示0.5N,应用平行四边形定则,即可画出两个力以及它们协力,以下列图所表示.

答案

(1)2.54.0(2)看法析图第19页4.在验证力平行四边形定则试验中,两

弹簧秤拉力图示在图中作出,方格每边

长度表示1N,O是橡皮筋一个端点.

用两个直角三角板按照作图法作出协力F图示,得到合

力大小为

N.

答案

协力F图示以下列图所表示7第20页1.C 2.AB 3.试验中所说协力与两分力含有相同效果,是指以下说法中 ()A.弹簧测力计弹簧被拉长

B.固定橡皮条图钉受拉力产生形变

C.细绳套受拉力产生形变

D.使橡皮条在某一方向上伸长某一长度D第21页4.准确度为0.1mm游标卡尺,游标尺刻度总长度为9mm,若其最末一个刻度线与主尺44mm刻度线对齐,则游标尺第5条刻度线所对着主尺刻度为 ()A.35.0mm B.39.5mmC.43.4mm D.35.4mm

解析

游标尺上每刻度为0.9mm,第5条刻线与最末一条刻线距离为0.9×5=4.5mm,所以第5条刻线对齐是与

44mm差4.5mm刻度,故为39.5mm.B第22页5.关于游标卡尺,以下说法正确是 ()A.利用一对外测量爪可测量圆筒内径

B.利用一对内测量爪可测量圆筒外径

C.利用一对外测量爪可测量篮球直径

D.利用深度尺可测量槽或孔深度6.A7.BDD第23页8.以下关于“探究弹力和弹簧伸长关系”试验说法中正确是 ()A.试验中F详细数值必须计算出来

B.假如没有测出弹簧原长,用弹簧长度L代替x,F-L也是过原点一条直线

C.利用F-x直线可求出k值

D.试验时要把全部点连到线上,才能探索得到真实规律

解析

该试验研究弹簧弹力与其伸长量之间关系,能够用一个钩码重力作为弹力单位,所以弹力F详细数值没必要计算出来,A错.经过试验可知F∝x(伸长量)是过坐标原点一直线,而用L代替x后则F-L图线不过原点,故B错.F-x图线关系显示,就是劲度系数k,故C对.试验中有数据可能存在较大误差,所以作图时能够舍去,无须连到线上,

故D错.C第24页9.BD10.如图甲所表示,一个弹簧一端固定在传感器上,传感器与电脑相连.当对弹簧施加变化作用力(拉力或压力)时,

在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生弹力大小关系图象(如图乙).则以下判断正确是 ()A.弹簧产生弹力和弹簧长度成正比

B.弹簧长度增加量与对应弹力增加量成正比

C.该弹簧劲度系数是200N/mD.该弹簧受到反向压力时,劲度系数不变BCD第25页11.“探究弹力和弹簧伸长关系”试验中,选取螺旋弹簧如图甲所表示.(1)将弹簧上端O点固定悬吊在铁架台上,旁边置一刻度尺,刻度尺零刻线跟

O点对齐,在弹簧下端A处做一标识(如固定一个指针).在弹簧下端挂钩上挂上钩码(每个钩码质量都是50g),指针在刻度尺上指示刻度为x.逐一增加所挂钩码个数,刻度x随挂钩上钩码重量F而改变,几次试验测得对应F、x各点已描绘在图乙中.由图象得出弹簧劲度系数kA=

N/m.(结果取两位有效数字);此弹簧弹力大小F弹跟弹簧伸长量Δx关系是

.第26页(2)假如将指针固定在A点下方P处,再作出x随F改变图象,得出弹簧劲度系数与kA相比,可能是 ()A.大于kA B.等于kAC.小于kA D.无法确定

(3)假如将指针固定在A点上方Q处,再作出x随F改变图象,得出弹簧劲度系数与kA相比,可能是 ()A.大于kA B.等于kAC.小于kA D.无法确定解析

(1)依据试验数据在图乙上描出点,基本上在同一条直线上,能够判定F和x间是一次函数关系.图象物理意义是表明弹簧弹力大小和弹簧伸长量大小成正比.由第27页kA=,可得kA=42N/m.此弹簧弹力大小F弹跟弹簧伸长量Δx关系是F弹=42ΔxN.(2)假如将指针固定在A点下方P处,在弹簧下端挂钩上挂上钩码时,P点向下移动距离Δx1与A点向下移动距离

Δx相等.若再作出x随F改变图象,由kA=知,得出弹簧劲度系数依然等于kA,应选B.(3)假如将指针固定在A点上方Q处,在弹簧下端挂钩上挂上钩码时,Q点向下移动距离Δx2小于A点向下移动距离Δx.若再作出x随F改变图象,由kA=知,得出弹簧劲度系数大于kA,应选A.

答案

(1)42(±2)F弹=42Δx(2)B(3)A第28页12.做“验证力平行四边形定则”试验.试验步骤以下:(1)在水平放置木板上,固定一张白纸.