實驗三+驗證力的平行四邊形定則(教學案)

#/7實驗三+驗證力的平行四邊形定那么（教學案）1.驗證力的平行四邊形定那么2.掌握探究性實驗和驗證性實驗的根本原理和實驗方法【實驗目的】1．驗證互成角度的兩個共點力合成時的平行四邊形定那么。2．學會用作圖法處理實驗數(shù)據(jù)和得出實驗結(jié)論?！緦嶒炘怼恳粋€力F’的作用效果與兩個共點力F1和F2的共同作用效果都是把橡皮條拉伸到某點，所以F′為F1和F2的合力.作出F'的圖示，再根據(jù)平行四邊形定那么作出F1和F2的合力F的圖示，比擬F'和F是否大小相等，方向相同.如果在誤差范圍內(nèi)，F(xiàn)’和F相同，那么力的平行四邊形定那么就正確.【實驗器材】方木板、白紙，彈簧測力計即彈簧秤（兩只）、三角板、刻度尺、圖釘（幾個）、細芯鉛筆、橡皮條、細繩套（兩個）．彈簧測力計測力原理是根據(jù)胡克定律，其適用范圍是在彈性限度內(nèi)，刻度是0?5N,分度值是0.1N,它的拉桿和鉤的質(zhì)量較大，且零點是在豎直情況下校準的，因此水平使用時要重新調(diào)零點．彈簧測力計的伸長方向要和所測拉力方向一致，彈簧測力計、指針、拉桿都不要與刻度板和刻度板末端的限位卡發(fā)生摩擦．【實驗步驟】1．用圖釘把白紙釘在水平桌面的方木板上．.用圖釘把橡皮條的一端固定在A點，橡皮條的另一端拴上兩個細繩套.3．用兩只彈簧測力計分別鉤住細繩套，互成角度拉橡皮條，將結(jié)點拉到某一位置O,如圖2—5—1,記錄兩彈簧測力計的讀數(shù)，用鉛筆描下O點的位置及此時兩條細繩套的方向．.用鉛筆和刻度尺從結(jié)點O沿兩條細繩方向畫直線，按選定的標度作出這兩只彈簧測力計的讀數(shù)F1、F2的圖示，并以F1和F2為鄰邊用刻度尺和三角板作平行四邊形，過O點畫平行四邊形的對角線，即為合力F的圖示..只用一只彈簧測力計鉤住細繩套，把橡皮條的結(jié)點拉到同樣位置O,記下彈簧測力計的讀數(shù)和細繩的方向，用刻度尺從O點按選定的標度沿記錄的方向作出這只彈簧測力計的拉力F’的圖示..比擬一下.力F’與用平行四邊形定那么求出的合力F的大小和方向.7.改變兩個力F1、F2的大小和夾角，重復實驗兩次.【彈簧秤的選用】1．彈簧測力計的選取方法是：將兩只彈簧測力計調(diào)零后互鉤水平對拉，假設(shè)兩只彈簧測力計在對拉過程中，讀數(shù)相同，那么可選；假設(shè)讀數(shù)不同，應(yīng)另換，直至相同為止．2．彈簧測力計不能在超出它的測量范圍的情況下使用．3.使用前要檢查指針是否指在零刻度線上，否那么應(yīng)校正零位（無法校正的要記錄下零誤差）．4．被測力的方向應(yīng)與彈簧測力計軸線方向一致，拉動時彈簧不可與外殼相碰或摩擦．5．讀數(shù)時應(yīng)正對、平視刻度．【實驗誤差分析】1．彈簧測力計使用前沒調(diào)零會造成系統(tǒng)誤差．2．使用中，彈簧測力計的彈簧和外殼之間、指針和外殼之間或彈簧測力計外殼和紙面之間有摩擦力存在會造成系統(tǒng)誤差．.兩次測量拉力時，橡皮條的結(jié)點O沒有拉到同一點會造成偶然誤差.4．讀數(shù)時眼睛一定要正視，要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄，兩力的對邊一定要平行，否那么會造成誤差.5.在應(yīng)用平行四邊形定那么作圖時，F(xiàn)1、F2及合力F作圖不準確.【考前須知】1．不要直接以橡皮條端點為結(jié)點，可拴一短細繩連兩細繩套，以三繩交點為結(jié)點，應(yīng)使結(jié)點小些，以便準確地記錄結(jié)點O的位置..在同一次實驗中，使橡皮條拉長時結(jié)點O的位置一定要相同.（保證作用效果相同）.不要用老化的橡皮條，檢查方法是用一個彈簧測力計拉橡皮條，要反復做幾次，使橡皮條拉到相同的長度看彈簧測力計讀數(shù)有無變化..細繩套應(yīng)適當長一些，便于確定力的方向.不要直接沿細繩套的方向畫直線，應(yīng)在細繩套末端用鉛筆畫一個點，去掉細繩套后，再將所標點與O點連直線確定力的方向.5．在同一次實驗中，畫力的圖示所選定的標度要相同，并且要恰中選取標度，使所作力的圖示稍大一些．6．用兩個彈簧測力計勾住細繩套互成角度地拉橡皮條時，其夾角不宜太小，也不宜太大，以60°到100°之間為宜．【規(guī)律方法總結(jié)】1．正確使用彈簧測力計(1)將兩只彈簧測力計調(diào)零后水平互鉤對拉過程中，讀數(shù)相同，可選；假設(shè)不同，應(yīng)另換或調(diào)校，直至相同為止．(2)使用時，讀數(shù)應(yīng)盡量大些，但不能超出范圍．(3)被測力的方向應(yīng)與軸線方向一致．(4)讀數(shù)時應(yīng)正對、平視刻度．2．考前須知(1)位置不變：在同一次實驗中，使橡皮條拉長時結(jié)點的位置一定要相同．(2)角度適宜：用兩個彈簧測力計鉤住細繩套互成角度地拉橡皮條時，其夾角不宜太小，也不宜太大，以60°?100°之間為宜.(3)在合力不超出量程及在橡皮條彈性限度內(nèi)形變應(yīng)盡量大一些．細繩套應(yīng)適當長一些，便于確定力的方向．(4)統(tǒng)一標度：在同一次實驗中，畫力的圖示選定的標度要相同，并且要恰中選定標度，使力的圖示稍大一些．3．誤差分析(1)誤差除彈簧測力計本身的誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差等． (2)減小誤差的方法：①實驗過程中讀數(shù)時眼睛一定要正視彈簧測力計的刻度盤，要按有效數(shù)字位數(shù)要求和彈簧測力計的精度正確讀數(shù)和記錄．②作圖時使用刻度尺，并借助于三角板，使表示兩力的對邊一定要平行.考點一實驗原理及實驗操作例1、某同學做“驗證力的平行四邊形定那么〞的實驗情況如圖1甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，。為橡皮條與細繩的結(jié)點，OB和OC為細繩.圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖．圖1(1)如果沒有操作失誤，圖乙中的F與F/兩力中，方向一定沿AO方向的是.(2)本實驗采用的科學方法是.A.理想實驗法B.等效替代法C.控制變量法D.建立物理模型法⑶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(jié)點到達某一位置0,記錄下。點的位置，讀出兩個彈簧測力計的示數(shù)；口.按選好的標度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定那么求出合力F；E.只用一只彈簧測力計，通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.比擬F,和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結(jié)論. 上述步驟中，①有重要遺漏的步驟的序號是 和 ；②遺漏的內(nèi)容分別是 和【答案】(1)F,(2)B(3)①CE②C中應(yīng)加上“記下兩條細繩的方向〃E中應(yīng)說明“把橡皮條的結(jié)點拉到同一位置O〞【變式探究】某同學用如圖3所示的實驗裝置來“驗證力的平行四邊形定那么〃.彈簧測力計A掛于固定點P,下端用細線掛一重物M.彈簧測力計B的一端用細線系于。點，手持另一端向左拉，使結(jié)點0靜止在某位置.分別讀出彈簧測力計A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄0點的位置和拉線的方向.圖3(1)本實驗用的彈簧測力計示數(shù)的單位為N,圖中A的示數(shù)為N.(2)以下不必要的實驗要求是....A.應(yīng)測量重物M所受的重力B.彈簧測力計應(yīng)在使用前校零C.拉線方向應(yīng)與木板平面平行D.改變拉力，進行屢次實驗，每次都要使。點靜止在同一位置(3)某次實驗中，該同學發(fā)現(xiàn)彈簧測力計A的指針稍稍超出量程，請您提出兩個解決方法．【答案】(1)3.6(2)D(3)見解析【舉一反三】在“驗證力的平行四邊形定那么〞實驗中，某同學用圖釘把白紙固定在水平放置的木板上，將橡皮條的一端固定在板上一點，兩個細繩套系在橡皮條的另一端。用兩個彈簧測力計分別拉住兩個細繩套，互成角度地施加拉力，使橡皮條伸長，結(jié)點到達紙面上某一位置，如下圖。請將以下的實驗操作和處理補充完整：①用鉛筆描下結(jié)點位置，記為O；②記錄兩個彈簧測力計的示數(shù)F1和F2,沿每條細繩(套)的方向用鉛筆分別描出幾個點，用刻度尺把相應(yīng)的點連成線；③只用一個彈簧測力計，通過細繩套把橡皮條的結(jié)點仍拉到位置O,記錄測力計的示數(shù)F3，___；④按照力的圖示要求，作出拉力F1、F2、F3；⑤根據(jù)力的平行四邊形定那么作出F1和F2的合力F；⑥比擬 的一致程度，假設(shè)有較大差異，對其原因進行分析，并作出相應(yīng)的改良后再次進行實驗。答案：③沿此時細繩(套)的方向用鉛筆描出幾個點，用刻度尺把這些點連成直線⑥F與F3考點二數(shù)據(jù)處理及誤差分析例2、(2022?全國卷山)某探究小組做“驗證力的平行四邊形定那么〃實驗，將畫有坐標軸(橫軸為x軸，縱軸為y軸，最小刻度表示1mm)的紙貼在水平桌面上，如圖(a)所示。將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(位于圖示局部之外)，另一端P位于y軸上的A點時，橡皮筋處于原長。(1)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)的大小為N。(2)撤去⑴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。為作用點，在圖(a)中畫出力F1、F2的圖示，然后按平行四邊形定那么畫出它們的合力F合；(ii)F合的大小為N,F合與拉力F的夾角的正切值為。假設(shè)F合與拉力F的大小及方向的偏差均在實驗所允許的誤差范圍之內(nèi)，那么該實驗驗證了力的平行四邊形定那么。解析：⑴由測力計的讀數(shù)規(guī)那么可知，讀數(shù)為4.0N。(2)(i)利用平行四邊形定那么作圖，如下圖。③只用一個彈簧測力計，通過細繩套把橡皮條的結(jié)點仍拉到位置O,記錄測力計的示數(shù)F3,___；④按照力的圖示要求，作出拉力F1、F2、F3；⑤根據(jù)力的平行四邊形定那么作出F1和F2的合力F；⑥比擬 的一致程度，假設(shè)有較大差異，對其原因進行分析，并作出相應(yīng)的改良后再次進行實驗。答案：③沿此時細繩(套)的方向用鉛筆描出幾個點，用刻度尺把這些點連成直線⑥F與F3考點二數(shù)據(jù)處理及誤差分析例2、(2022?全國卷山)某探究小組做“驗證力的平行四邊形定那么〃實驗，將畫有坐標軸(橫軸為x軸，縱軸為y軸，最小刻度表示1mm)的紙貼在水平桌面上，如圖(a)所示。將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(位于圖示局部之外)，另一端P位于y軸上的A點時，橡皮筋處于原長。(1)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)的大小為N。(2)撤去⑴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