高考物理大一輪復習第2章相互作用實驗3驗證力的平行四邊形定則教學案160125

高考物理大一輪復習第2章相互作用實驗3考據(jù)力的平行四邊形定則教教學設計160125實驗三考據(jù)力的平行四邊形定則．實驗目的考據(jù)互成角度的兩個共點力合成的平行四邊形定則。培養(yǎng)應用作圖法辦理實驗數(shù)據(jù)和得出結論的能力。．實驗原理互成角度的兩個力F1、F2與其他一個力F′產(chǎn)生同樣的收效，看F1、F2用平行四邊形定則求出的合力F與F′在實驗誤差贊同范圍內(nèi)可否同樣。．實驗器材木板、白紙、圖釘若干、橡皮條、細繩、彈簧測力計兩個、三角板、刻度尺。．實驗步驟釘白紙：用圖釘把一張白紙釘在水平桌面上的木板上。定O點：用兩個彈簧測力計分別鉤住兩個細繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結點到達某一地址O。如圖甲所示。甲乙1/17高考物理大一輪復習第2章相互作用實驗3考據(jù)力的平行四邊形定則教教學設計160125求合力：用鉛筆描下結點O的地址和兩個細繩套的方向，并記錄彈簧測力計的讀數(shù)，利用刻度尺和三角板依照平行四邊形定則求出合力F。測合力：只用一個彈簧測力計，經(jīng)過細繩套把橡皮條的結點拉到與前面同樣的地址O，記下彈簧測力計的讀數(shù)F′和細繩的方向，如圖乙所示。重復：比較F′與用平行四邊形定則求得的合力F，看它們在實驗誤差贊同的范圍內(nèi)可否同樣。．注意事項使用彈簧測力計前，要先觀察指針可否指在零刻度處，若指針不在零刻度處，要調(diào)整指針使其指在零刻度處。再將兩只彈簧測力計的掛鉤鉤在一同，向相反方向拉，若是兩個示數(shù)同樣方可使用。實驗中的兩個細繩套不要很短。在同一次實驗中，使橡皮條拉長時結點的地址必然要同樣。用兩只彈簧測力計鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時，夾角不宜太大也不宜太小，在60°～100°之間為宜。在用力拉彈簧測力計時，拉力應沿彈簧測力計的軸線方向。彈簧測力計中彈簧軸線、橡皮條、細繩套應該位于與紙面平行的同一平面內(nèi)。要防范彈簧測力計卡殼，防范彈簧測力計或橡皮條與紙面有摩擦。在同一實驗中，畫力的圖示選定的標度要同樣，并且要恰當選定標度，使力的圖示稍大一些。2/17高考物理大一輪復習第2章相互作用實驗3考據(jù)力的平行四邊形定則教教學設計160125實驗原理與操作實驗操作牢記“一注意”和“兩記錄”：注意兩次結點O的地址必定同樣。．．兩個彈簧測力計拉橡皮條時，記錄兩彈簧測力計示數(shù)、兩繩．．方向和結點O的地址。一個彈簧測力計拉橡皮條時，記錄彈簧測力計示數(shù)和細繩方．．向。[題組訓練]．某同學做“考據(jù)力的平行四邊形定則”的實驗情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細繩的結點，OB和OC為細繩。圖乙是在白紙上依照實驗結果畫出的圖。甲乙若是沒有操作失誤，圖乙中的F與F′兩力中，方向必然沿AO方向的是________。本實驗采用的科學方法是________。A．理想實驗法．等效取代法3/17高考物理大一輪復習第2章相互作用實驗3考據(jù)力的平行四邊形定則教教學設計160125C．控制變量法．建立物理模型法實驗時，主要的步驟是：A．在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上；B．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，在橡皮條的另一端拴上兩條細繩，細繩的另一端系著繩套；C．用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結點到達某一地址O。記錄下O點的地址，讀出兩個彈簧測力計的示數(shù)；．按選好的標度，用鉛筆和刻度尺作出兩個彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F；．只用一個彈簧測力計，經(jīng)過細繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細繩的方向，按同一標度作出這個力F′的圖示；F．比較F′和F的大小和方向，看它們可否同樣，得出結論。上述步驟中：①有重要遺漏的步驟的標號是________和________；②遺漏的內(nèi)容分別是________________________和_____________。[解析](1)由一個彈簧測力計拉橡皮條至O點的拉力必然沿AO方向；而依照平行四邊形定則作出的合力，由于誤差的存在，不用然4/17高考物理大一輪復習第2章相互作用實驗3考據(jù)力的平行四邊形定則教教學設計160125沿AO方向，故必然沿AO方向的是F′。一個力的作用收效與兩個力的作用收效同樣，它們的作用收效能夠等效取代，故本實驗采用等效取代法，B正確。①依照“考據(jù)力的平行四邊形定則”實驗的操作步驟可知，有重要遺漏的步驟的標號是C、E。②在C中未記下兩條細繩的方向，E中未說明可否把橡皮條的結點拉到同一地址O。[答案](1)F′(2)B(3)①CE②C中應加上“記下兩條細繩的方向”E中應說明“把橡皮條的結點拉到同一地址O”．完成以下“考據(jù)力的平行四邊形定則”實驗的幾個主要步驟：甲乙丙如圖甲，用兩只彈簧測力計分別鉤住細繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，記下結點O的地址、兩彈簧測力計的讀數(shù)F1、F2以及兩細繩套的方向。如圖乙，用一只彈簧測力計鉤住細繩套，把橡皮條的結點拉到________，記下細繩套的方向(如圖丙中的c)，讀得彈簧測力計的示數(shù)F＝________。如圖丙，按選定的標度作出了F1、F2的圖示，請在圖丙中：5/17高考物理大一輪復習第2章相互作用實驗3考據(jù)力的平行四邊形定則教教學設計160125①按同樣的標度作用心F的圖示；②按力的平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′。(4)若F′與F，則平行四邊形定則獲取考據(jù)。[解析](2)如題圖乙，用一只彈簧測力計鉤住細繩套把橡皮條的結點拉到同一地址O，記下細繩套的方向，由圖示彈簧測力計可讀得彈簧測力計的示數(shù)F＝4.0N。①作用心F的圖示以下列圖。②依照力的平行四邊形定則，作出F1、F2的合力F′，如圖所示。若有F′與F在實驗誤差贊同的范圍內(nèi)大小相等，方向同樣，則平行四邊形定則獲取考據(jù)。[答案](2)同一地址O4.0N(3)見解析(4)在實驗誤差允許的范圍內(nèi)大小相等，方向同樣數(shù)據(jù)辦理與誤差解析．數(shù)據(jù)辦理——作圖法在“研究求合力的方法”實驗中，由作圖法獲取的合力F6/17高考物理大一輪復習第2章相互作用實驗3考據(jù)力的平行四邊形定則教教學設計160125與實質(zhì)測量獲取的合力F′不能能完好重合，只要在實驗誤差贊同的范圍內(nèi)，能夠認為合力F與合力F′重合即可考據(jù)平行四邊形定則，以下列圖。．誤差解析用兩個測力計拉橡皮條時，橡皮條、細繩和測力計不在同一個平面內(nèi)，這樣獲取的兩個測力計的水均分力的實質(zhì)合力比由作圖法獲取的合力小。結點O的地址和兩個測力計的方向畫得嚴禁，造成作圖的誤差。作圖比率不合適造成作圖誤差。[題組訓練]1．(2017·全國卷Ⅲ)某研究小組做“考據(jù)力的平行四邊形定則”實驗，將畫有坐標軸(橫軸為x軸，縱軸為y軸，最小刻度表示1的紙貼在桌面上，如圖(a)所示。將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(位于圖示部分之外)，另一端P位于y軸上的A點時，橡皮筋處于原長。用一只測力計將橡皮筋的P端沿y軸從A點拉至坐標原點O。此時拉力F的大小可由測力計讀出。測力計的示數(shù)如圖(b)所示，F(xiàn)7/17高考物理大一輪復習第2章相互作用實驗3考據(jù)力的平行四邊形定則教教學設計160125的大小為________N。撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A點，現(xiàn)使用兩個測力計同時拉橡皮筋，再次將P端拉至O點。此時觀察到兩個拉力分別沿圖(a)中兩條虛線所示的方向，由測力計的示數(shù)讀出兩個拉力的大小分別為F1＝4.2N和F2＝5.6N。(ⅰ)用5mm長度的線段表示1N的力，以O點為作用點，在圖(a)中畫用心F1、F2的圖示，爾后按平行四邊形定則畫出它們的合力F合；(ⅱ)F合的大小為________N，F(xiàn)合與拉力F的夾角的正切值為________。若F合與拉力F的大小及方向的誤差均在實驗所贊同的誤差范圍之內(nèi)，則該實驗考據(jù)了力的平行四邊形定則。[解析](1)由題給測力計示數(shù)可知，讀數(shù)為4.0N。作圖，F(xiàn)2長度為28mm，F(xiàn)1長度為21mm，平行四邊形如圖，量出合力長度約為20mm，大小代表4.0N，量出合力箭頭處到y(tǒng)軸距離和所作合力在y軸上投影長度，其比值就是F合與拉力F的夾角的正切值。[答案](1)4.0(2)(ⅰ)見解析(ⅱ)4.00.052．(2018·天津高考)某研究小組做“考據(jù)力的平行四邊形定8/17高考物理大一輪復習第2章相互作用實驗3考據(jù)力的平行四邊形定則教教學設計160125則”實驗，所用器材有：方木板一塊、白紙、量程為5N的彈簧測力計兩個、橡皮條(帶兩個較長的細繩套)、刻度尺、圖釘(若干個)。詳盡操作前，同學們提出了以下關于實驗操作的建議，其中正確的有________。A．橡皮條應和兩繩套夾角的角均分線在一條直線上B．重復實驗再次進行考據(jù)時，結點O的地址能夠與前一次不同樣C．使用測力計時，施力方向應沿測力計軸線，讀數(shù)時視線應正對測力計刻度．用兩個測力計互成角度拉橡皮條時的拉力必定都小于只用一個測力計時的拉力該小組的同學用同一套器材做了四次實驗，白紙上留下的注明信息有結點地址O、力的標度、分力和合力的大小及表示力的作用線的點，以下列圖。其中關于提高實驗精度最有利的是________。[解析](1)為了使實驗結果更擁有寬泛性，在實驗過程中不應讓橡皮條的拉力方向擁有特其他角度或地址，A錯誤；只要同一次實驗時用一個力和用兩個力拉的收效同樣，即O點地址同樣即可，重復9/17高考物理大一輪復習第2章相互作用實驗3考據(jù)力的平行四邊形定則教教學設計160125實驗時的O點地址不需要與前一次實驗同樣，B正確；使用測力計時，施力方向應沿測力計軸線，讀數(shù)時，視線應正對彈簧測力計的刻度，C正確；合力能夠大于任一個分力，也能夠等于分力，還可以夠小于任一分力，D錯誤。(2)A、D實驗中采用的力的標度過大，以致畫力時，線段很短，不利于實驗精確度；B圖和C圖采用的標度同樣，但C中力太小，不利于作平行四邊形，故B吻合題意。[答案](1)BC(2)B實驗拓展與創(chuàng)新在考據(jù)力的平行四邊形定則的實驗中，試題經(jīng)常避開課本中固定的實驗模式，另辟路子，經(jīng)過變換實驗裝置，變換操作方法，達到考據(jù)明驗的目的，常有以下創(chuàng)新點。1．將橡皮筋和彈簧秤的實驗角色互換。2.秤鉤上涂抹少許潤滑油，保證了橡皮筋兩側實驗原彈力大小同樣，與兩側橡皮筋長度大小沒關。理的創(chuàng)新1．經(jīng)過應用定滑輪，改變拉力的方向。2.鉤碼的總重力等于對應細繩拉力大小。實驗器材的創(chuàng)新圖(a)圖(b)圖(c)10/17高考物理大一輪復習第2章相互作用實驗3考據(jù)力的平行四邊形定則教教學設計160125電子秤取代彈簧秤，能夠直接讀用心的大小。同一電子秤應用于圖(a)、(b)、(c)三幅圖中，可得出三根細線中拉力的大小。實驗過程的創(chuàng)新1.研究拉伸過程對橡皮筋彈性的影響。2.橡皮筋上端固定，下端掛一重物，用水平力兩次拉動重物，對應不同樣的軌跡。[題組訓練]1.有同學利用以下列圖的裝置來考據(jù)力的平行四邊形定則：在豎直木板上鋪有白紙，固定兩個圓滑的滑輪A和B，將繩子打一個結點O，每個鉤碼的重量相等，當系統(tǒng)達到平衡時，依照鉤碼個數(shù)讀出三根繩子的拉力F1、F2和F3，回答以下問題：(1)(多項選擇)改變鉤碼個數(shù)，實驗能完成的是________。A．鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝2，N3＝4B．鉤碼的個數(shù)N1＝N3＝3，N2＝4C．鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝N3＝4．鉤碼的個數(shù)N1＝3，N2＝4，N3＝5在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個步驟是________。A．標記結點O的地址，并記錄OA、OB、OC三段繩子的方向11/17高考物理大一輪復習第2章相互作用實驗3考據(jù)力的平行四邊形定則教教學設計160125B．量出OA、OB、OC三段繩子的長度C．用量角胸懷出三段繩子之間的夾角．用天平測出鉤碼的質(zhì)量在作圖時，你認為圖中________是正確的。(選填“甲”或“乙”)甲乙[解析](1)此實驗中的分力與合力的大小關系必定滿足：|F1－F2|＜F3＜F1＋F2，因此B、C、D選項是能夠的。(2)A實驗中F3是豎直向下的，因此甲是正確的。[答案](1)BCD(2)A(3)甲2．(·廣州模擬)一同學用電子秤、水壺、細線、墻釘和貼在墻上的白紙等物品，在家中考據(jù)力的平行四邊形定則。甲乙丙如圖甲，在電子秤的下端懸掛一裝滿水的水壺，記下水壺12/17高考物理大一輪復習第2章相互作用實驗3考據(jù)力的平行四邊形定則教教學設計160125________時電子秤的示數(shù)F。如圖乙，將三細線L1、L2、L3的一端打結，另一端分別拴在電子秤的掛鉤、墻釘A和水壺帶上。水平拉開細線L1，在白紙上記下結點O的地址、____________和電子秤的示數(shù)F1。如圖丙，將另一顆墻釘B釘在與O同一水平線上，并將L1拴在其上。手握電子秤沿著(2)中L2的方向拉開細線L2，使________和三根細線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2。在白紙上按必然標度作出電子秤拉力F、F1、F2的圖示，依照平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示，若________，則平行四邊形定則獲取考據(jù)。[解析](1)要測量裝滿水的水壺的重力，需記下水壺靜止時電子秤的示數(shù)F。要畫出平行四邊形，則需要記錄分力的大小和方向，因此在白紙上記下結點O的地址的同時，也要記錄三細線的方向以及電子秤的示數(shù)F1。已經(jīng)記錄了一個分力的大小，還要記錄另一個分力的大小，則結點O地址不能夠變化，力的方向也不能夠變化，因此應使結點O的地址和三根細線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2。依照平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示，若F和F′在誤差贊同的范圍內(nèi)重合，則平行四邊形定則獲取考據(jù)。[答案](1)靜止(2)三細線的方向(3)結點O的地址(4)F和F′在誤差贊同的范圍內(nèi)重合13/17高考物理大一輪復習第2章相互作用實驗3考據(jù)力的平行四邊形定則教教學設計160125某同學用一彈簧測力計和一橡皮條做考據(jù)平行四邊形定則的實驗，裝置以下列圖。實驗步驟以下：①將貼有白紙的木板豎直固定，將橡皮條上端掛在木板上O點；②將三根細線Pa、Pb、Pc結于P點。a端系在橡皮條下端，c端暫時空置，b端掛一鉤碼，鉤碼靜止后，記錄鉤碼重力G的大小和方向；③以O為圓心、OP為半徑，畫一圓弧；④用彈簧測力計鉤住c端，向右上方緩慢拉，調(diào)整拉力方向，使結點P移到圖中所示地址，記錄該地址和彈簧測力計的示數(shù)；⑤在白紙上作出各力的圖示，考據(jù)平行四邊形定則可否建立。第④步中還應記錄的是________________________；第⑤步中，若橡皮條拉力與彈簧測力計拉力的合力大小等于________，方向________，則可考據(jù)平行四邊形定則。[解析](1)第④步中還應記錄的是彈簧測力計拉力(即細線Pc)的方向，以便⑤中考據(jù)平行四邊形定則；(2)第⑤步中，鉤碼的重力、橡皮條的拉力和彈簧測力計的拉力三力平衡，則橡皮條拉力與彈簧測力計拉力的合力大小等于重力G，方向與重力方向相反，即豎直向上。[答案](1)彈簧測力計拉力(即細線Pc)的方向(2)G豎直向上14/17高考物理大一輪復習第2章相互作用實驗3考據(jù)力的平行四邊形定則教教學設計160125．某同學經(jīng)過下述實驗考據(jù)力的平行四邊形定則。實驗步驟：①將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上，使其軸線沿豎直方向。甲②如圖甲所示，將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上，另一端用圓珠筆尖豎直向下拉，直到彈簧秤示數(shù)為某一設定值時，將橡皮筋兩端的地址標記為O1、O2，記錄彈簧秤的示數(shù)F，測量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長度l)。每次將彈簧秤示數(shù)改變0.50N，測出所對應的l，部分數(shù)據(jù)以下表所示：F/N00.501.001.502.002.50l/cml010.9712.0213.0013.9815.05乙③找出②中F＝2.50N時橡皮筋兩端的地址，重新標