版高考物理人教版山东专用一轮复习课件：第二章 实验三　验证力的平行四边形定则

实验三验证力的平行四边形定则实验三验证力的平行四边形定则实验基础实验基础命题研析命题研析实验基础实验基础 落实基础落实基础提炼精髓提炼精髓注意事项注意事项1.1.位置不变位置不变同一次实验中橡皮条拉长后的结点同一次实验中橡皮条拉长后的结点O O必须保持不变必须保持不变.2.2.拉力拉力(1)(1)细绳应适当长一些细绳应适当长一些,便于确定力的方向便于确定力的方向.不要直接沿细绳方向画直线不要直接沿细绳方向画直线,应在应在细绳适当距离标出两个点细绳适当距离标出两个点.去掉细绳后去掉细绳后,连直线确定力的方向连直线确定力的方向.(2)(2)应尽量使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内应尽量使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内.(3)(3)弹簧测力计数据尽量大些弹簧测力计数据尽量大些,读数时眼睛要正视读数时眼睛要正视,要按有效数字正确读数和要按有效数字正确读数和记录记录.3.3.作图作图(1)(1)在同一次实验中在同一次实验中,选定的比例要相同选定的比例要相同.(2)(2)两分力夹角不能太大或太小两分力夹角不能太大或太小,作图时两力与对边一定要平行作图时两力与对边一定要平行.误差分析误差分析产生原因产生原因减小方法减小方法偶然误差偶然误差读数误差读数误差弹簧测力计数据在允许的条件下尽量弹簧测力计数据在允许的条件下尽量大些，读数时眼睛要正视大些，读数时眼睛要正视作图误差作图误差两分力夹角不能太大或太小，作图时两分力夹角不能太大或太小，作图时两力的对边一定要平行两力的对边一定要平行系统误差系统误差弹簧测力计本身弹簧测力计本身的误差的误差选较精确的弹簧测力计选较精确的弹簧测力计命题研析命题研析 突破常规突破常规注重创新注重创新命题点一基础性实验命题点一基础性实验【典例典例1 1】(2017(2017全国全国卷卷,22),22)某探究小组做某探究小组做“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”实实验验,将画有坐标轴将画有坐标轴(横轴为横轴为x x轴轴,纵轴为纵轴为y y轴轴,最小刻度表示最小刻度表示1 mm)1 mm)的纸贴在水平桌面的纸贴在水平桌面上上,如图如图(a)(a)所示所示.将橡皮筋的一端将橡皮筋的一端Q Q固定在固定在y y轴上的轴上的B B点点(位于图示部分之外位于图示部分之外),),另一另一端端P P位于位于y y轴上的轴上的A A点时点时,橡皮筋处于原长橡皮筋处于原长.(1)(1)用一只测力计将橡皮筋的用一只测力计将橡皮筋的P P端沿端沿y y轴从轴从A A点拉至坐标原点点拉至坐标原点O,O,此时拉力此时拉力F F的大的大小可由测力计读出小可由测力计读出.测力计的示数如图测力计的示数如图(b)(b)所示所示,F,F的大小为的大小为 N.N.答案答案:(1)4.0(1)4.0 解析解析:(1)(1)由图可知由图可知,F,F的大小为的大小为4.0 N.4.0 N.(2)(2)撤去撤去(1)(1)中的拉力中的拉力,橡皮筋橡皮筋P P端回到端回到A A点点;现使用两个测力计同时拉橡皮筋现使用两个测力计同时拉橡皮筋,再再次将次将P P端拉至端拉至O O点点,此时观察到两个拉力分别沿图此时观察到两个拉力分别沿图(a)(a)中两条虚线所示的方向中两条虚线所示的方向,由由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F F1 1=4.2 N=4.2 N和和F F2 2=5.6 N.=5.6 N.用用5 mm5 mm长度的线段表示长度的线段表示1 N1 N的力的力,以以O O为作用点为作用点,在图在图(a)(a)中画出力中画出力F F1 1,F,F2 2的图示的图示,然后按平行四边形定则画出它们的合力然后按平行四边形定则画出它们的合力F F合合;F F合合的大小为的大小为 N,FN,F合合与拉力与拉力F F的夹角的正切值为的夹角的正切值为.若若F F合合与拉与拉力力F F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内,则该实验验证了力的则该实验验证了力的平行四边形定则平行四边形定则.答案答案:(2)(2)见解析见解析4.04.00.050.05方法技巧方法技巧(1)(1)弹簧测力计的读数要点弹簧测力计的读数要点注意弹簧测力计的最小格表示的力的数值注意弹簧测力计的最小格表示的力的数值.弹簧测力计读数要符合有效数字要求弹簧测力计读数要符合有效数字要求,小数点后数字位数与单位长度的力相小数点后数字位数与单位长度的力相对应对应.(2)(2)作图求合力的方法作图求合力的方法实验中在测出两个分力大小、方向的前提下求合力大小和方向时实验中在测出两个分力大小、方向的前提下求合力大小和方向时,必须严格按必须严格按照所设单位长度以及分力方向作出分力照所设单位长度以及分力方向作出分力,然后作平行四边形及所夹对角线然后作平行四边形及所夹对角线,再再确定合力的大小和方向确定合力的大小和方向.题组训练题组训练1.1.某同学做某同学做“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”的实验如图的实验如图(甲甲)所示所示,其中其中A A为固定橡为固定橡皮条的图钉皮条的图钉,O,O为橡皮条与细绳的结点为橡皮条与细绳的结点,OB,OB和和OCOC为细绳为细绳.图图(乙乙)是在白纸上根据实是在白纸上根据实验结果画出的图验结果画出的图.(1)(1)如果没有操作失误如果没有操作失误,图图(乙乙)中的中的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 .(2)(2)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析解析:(1)(1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至由一个弹簧测力计拉橡皮条至O O点的拉力一定沿点的拉力一定沿AOAO方向方向;而两个弹簧而两个弹簧测力计拉橡皮条至测力计拉橡皮条至O O点时点时,根据平行四边形定则作出两弹簧测力计拉力的合力根据平行四边形定则作出两弹簧测力计拉力的合力,由于误差的存在由于误差的存在,不一定沿不一定沿AOAO方向方向,故一定沿故一定沿AOAO方向的是方向的是F.F.(2)(2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同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它们的作用效果可以等效替代代,故选项故选项B B正确正确.答案答案:(1)F(1)F(2)B(2)B(3)(3)实验时实验时,主要的步骤是主要的步骤是A.A.在桌上放一块方木板在桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上用图钉把白纸钉在方木板上;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,在橡皮条的另一端拴上两条细绳在橡皮条的另一端拴上两条细绳,细绳的细绳的另一端系着绳套另一端系着绳套;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,使橡皮条伸长使橡皮条伸长,结点到达某结点到达某一位置一位置O,O,记录下记录下O O点的位置点的位置,读出两个弹簧测力计的示数读出两个弹簧测力计的示数;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,并用平行并用平行四边形定则求出合力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,读出弹簧测力计的示数读出弹簧测力计的示数,记下记下细绳的方向细绳的方向,按同一标度作出这个力按同一标度作出这个力FF的图示的图示;F.F.比较比较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 .解析解析:(3)(3)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”实验的操作规程可知实验的操作规程可知,有有重要遗漏的步骤的序号是重要遗漏的步骤的序号是C,E.C,E.在在C C中未记下两条细绳的方向中未记下两条细绳的方向,E,E中未说明是否把橡皮条的结点拉到同中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置一位置O.O.答案答案:(3)(3)C CE EC C中应加上中应加上“记下两条细绳的方向记下两条细绳的方向”E E中应说明中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置把橡皮条的结点拉到同一位置O”O”2.2.完成以下完成以下“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”实验的几个主要步骤实验的几个主要步骤:(1)(1)如图如图(甲甲),),用两个弹簧测力计分别钩住细绳套用两个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,使橡使橡皮条伸长皮条伸长,记下结点记下结点O O的位置、两弹簧测力计的读数的位置、两弹簧测力计的读数F F1 1,F,F2 2以及两细绳套的方向以及两细绳套的方向.(2)(2)如图如图(乙乙),),用一个弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到用一个弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到,记记下细绳套的方向下细绳套的方向,读得弹簧测力计的示数读得弹簧测力计的示数F=F=.解析解析:(2)(2)如题图如题图(乙乙),),用一个弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到用一个弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到同一位置同一位置O,O,记下细绳套的方向记下细绳套的方向,由图示弹簧测力计可读得弹簧测力计的示由图示弹簧测力计可读得弹簧测力计的示数数F=4.0 N.F=4.0 N.答案答案:(2)(2)同一位置同一位置O O4.0 N4.0 N(3)(3)如图如图(丙丙),),按选定的标度作出了按选定的标度作出了F F1 1,F,F2 2的图示的图示,请在图请在图(丙丙)中中:按同样的标度作出力按同样的标度作出力F F的图示的图示;按力的平行四边形定则作出按力的平行四边形定则作出F F1 1,F,F2 2的合力的合力F.F.(4)(4)若若FF与与F F,则平行四边形定则得到验证则平行四边形定则得到验证.解析解析:(3)(3)作出力作出力F F的图示如图所示的图示如图所示.答案答案:(3)(3)见解析见解析(4)(4)在误差范围内大小相等在误差范围内大小相等,方向相同方向相同根据力的平行四边形定则根据力的平行四边形定则,作出作出F F1 1,F,F2 2的合力的合力F,F,如图所示如图所示.(4)(4)若若FF与与F F在误差范围内大小相等在误差范围内大小相等,方向相同方向相同,则平行四边形定则得到验证则平行四边形定则得到验证.命题点二创新实验命题点二创新实验【典例典例2 2】(2015(2015山东卷山东卷,21),21)某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则.实验步骤实验步骤:将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上,使其轴线沿竖直方向使其轴线沿竖直方向.如图如图(甲甲)所示所示,将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上,另一端用圆珠笔尖竖直向下拉另一端用圆珠笔尖竖直向下拉,直到弹簧秤示数为某一设定值时直到弹簧秤示数为某一设定值时,将橡皮筋两端的位置标记为将橡皮筋两端的位置标记为O O1 1,O,O2 2,记录弹簧秤的示数记录弹簧秤的示数F,F,测量并记录测量并记录O O1 1,O,O2 2间的距离间的距离(即橡皮筋的长度即橡皮筋的长度l).l).每次将弹簧秤示数改变每次将弹簧秤示数改变0.50 N,0.50 N,测出所对测出所对应的应的l,l,部分数据如表所示部分数据如表所示.F(N)F(N)0 00.500.501.001.001.501.502.002.002.502.50l(cm)l(cm)l l0 010.9710.9712.0212.0213.0013.0013.9813.9815.0515.05找出中找出中F=2.50 NF=2.50 N时橡皮筋两端的位置时橡皮筋两端的位置,重新标记为重新标记为O,O,O,O,橡皮筋的拉橡皮筋的拉力记为力记为F FO OO O.在秤钩上涂抹少许润滑油在秤钩上涂抹少许润滑油,将橡皮筋搭在秤钩上将橡皮筋搭在秤钩上,如图如图(乙乙)所示所示.用两圆用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端,使秤钩的下端达到使秤钩的下端达到O O点点,将两笔尖将两笔尖的位置标记为的位置标记为A,B,A,B,橡皮筋橡皮筋OAOA段的拉力记为段的拉力记为F FOAOA,OB,OB段的拉力记为段的拉力记为F FOBOB.完成下列作图和填空完成下列作图和填空:(1)(1)利用表中数据在图利用表中数据在图(丙丙)中画出中画出F-lF-l图线图线,根据图线求得根据图线求得l l0 0=cm.cm.(2)(2)测得测得OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,则则F FOAOA的大小为的大小为N.N.解析解析:(1)(1)根据表格数据描点根据表格数据描点,作出作出F-lF-l图线图线,图线的横截距即表示橡皮筋原长图线的横截距即表示橡皮筋原长,因因此此l l0 0=10.0 cm.=10.0 cm.(2)(2)橡皮筋总长橡皮筋总长l=OA+OB=13.60 cm,l=OA+OB=13.60 cm,根据根据F-lF-l图线图线,可读出橡皮筋长度可读出橡皮筋长度l=13.6 cml=13.6 cm时橡皮筋的拉力为时橡皮筋的拉力为1.80 N.1.80 N.答案答案:(1)(1)如图如图(甲甲)所示所示10.0(9.8,9.9,10.110.0(9.8,9.9,10.1均正确均正确)(2)1.80(1.70(2)1.80(1.701.901.90均正确均正确)(3)(3)根据给出的标度根据给出的标度,在图在图(丁丁)中作出中作出F FOAOA和和F FOBOB的合力的合力FF的图示的图示.(4)(4)通过比较通过比较FF与与的大小和方向的大小和方向,即可得出实验结论即可得出实验结论.解析解析:(3)(3)根据平行四边形定则作图根据平行四边形定则作图,对角线表示合力对角线表示合力F.F.(4)(4)若若FF与与F FO OO O在误差范围内大小相等、方向相同在误差范围内大小相等、方向相同,就表明力的平行四边就表明力的平行四边形定则是正确的形定则是正确的.答案答案:(3)(3)如图如图(乙乙)所示所示(4)F(4)FO OO O【创新创新/改进点分析改进点分析】1.1.实验方案的创新实验方案的创新:在验证力的平行四边形的实验中在验证力的平行四边形的实验中,为了确定分力的大为了确定分力的大小小,增加了实验测量橡皮筋的劲度系数和原长增加了实验测量橡皮筋的劲度系数和原长.2.2.实验器材的创新实验器材的创新:用弹簧秤显示合力的大小和方向用弹簧秤显示合力的大小和方向,用橡皮筋代替两弹用橡皮筋代替两弹簧秤簧秤;秤钩上涂抹少许润滑油秤钩上涂抹少许润滑油,使两个分力等大使两个分力等大.题组训练题组训练1 1.(2019.(2019云南昆明教学质量检测云南昆明教学质量检测)某学生实验小组设计了一个某学生实验小组设计了一个“验证力的平验证力的平行四边形定则行四边形定则”的实验的实验,装置如图装置如图(甲甲)所示所示,在竖直放置的木板上部附近两侧在竖直放置的木板上部附近两侧,固定两个力传感器固定两个力传感器,同一高度放置两个可以移动的定滑轮同一高度放置两个可以移动的定滑轮,两根细绳跨过定滑两根细绳跨过定滑轮分别与两力传感器连接轮分别与两力传感器连接,在两细绳连接的结点在两细绳连接的结点O O下方悬挂钩码下方悬挂钩码,力传感器力传感器1,21,2的示数分别为的示数分别为F F1 1,F,F2 2,调节两个定滑轮的位置可以改变两细绳间的夹角调节两个定滑轮的位置可以改变两细绳间的夹角.实验实验中使用若干相同的钩码中使用若干相同的钩码,每个钩码质量均为每个钩码质量均为100 g,100 g,取取 g=9.8 m/sg=9.8 m/s2 2.(1)(1)关于实验关于实验,下列说法正确的是下列说法正确的是.A.A.实验开始前实验开始前,需要调节木板使其位于竖直平面内需要调节木板使其位于竖直平面内B.B.每次实验都必须保证结点位于每次实验都必须保证结点位于O O点点C.C.实验时需要记录钩码数量、两力传感器的示数和三细绳的方向实验时需要记录钩码数量、两力传感器的示数和三细绳的方向D.D.实验时还需要用一个力传感器单独测量悬挂于实验时还需要用一个力传感器单独测量悬挂于O O点钩码的总重力点钩码的总重力解析解析:(1)(1)实验开始前实验开始前,需要调节木板使其位于竖直平面内需要调节木板使其位于竖直平面内,以保证钩码重力等于细线中以保证钩码重力等于细线中的拉力的拉力,选项选项A A正确正确;该装置每次实验不需要保证结点位于该装置每次实验不需要保证结点位于O O点点,选项选项B B错误错误;实验时需要实验时需要记录钩码数量、两力传感器的示数和三细绳的方向记录钩码数量、两力传感器的示数和三细绳的方向,选项选项C C正确正确;悬挂于悬挂于O O点钩码的总重点钩码的总重力可以根据钩码的质量得出力可以根据钩码的质量得出,不需要力传感器测量不需要力传感器测量,选项选项D D错误错误.答案答案:(1)AC(1)AC (2)(2)根据某次实验得到的数据根据某次实验得到的数据,该同学已经按照作力的图示的要求画出了该同学已经按照作力的图示的要求画出了F F1 1,F,F2 2,请请你作图得到你作图得到F F1 1,F,F2 2的合力的合力F(F(只作图只作图,不求大小不求大小),),并写出该合力不完全竖直的一种可并写出该合力不完全竖直的一种可能原因能原因 (答案合理即可答案合理即可).).解析解析:(2)(2)利用平行四边形定则作出利用平行四边形定则作出F F1 1和和F F2 2的合力的合力F.F.该合力方向不完全在竖直方该合力方向不完全在竖直方向的可能原因是定滑轮有摩擦、木板未竖直放置等向的可能原因是定滑轮有摩擦、木板未竖直放置等.答案答案:(2)(2)见解析图定滑轮有摩擦、木板未竖直放置等见解析图定滑轮有摩擦、木板未竖直放置等2.2.某实验小组用一个弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则某实验小组用一个弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则,设计了如图所示的实验装置设计了如图所示的实验装置,固定在竖直木板上的量角器的直边水平固定在竖直木板上的量角器的直边水平,橡皮筋的橡皮筋的一端固定于量角器的圆心一端固定于量角器的圆心O O的正上方的正上方A A处处,另一端系绳套另一端系绳套1 1和绳套和绳套2,2,主要实验步骤主要实验步骤如下如下:(1)(1)弹簧测力计挂在绳套弹簧测力计挂在绳套1 1上竖直向下拉橡皮筋上竖直向下拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达使橡皮筋的结点到达O O点处点处,记下弹簧测记下弹簧测力计的示数力计的示数F;F;(2)(2)弹簧测力计挂在绳套弹簧测力计挂在绳套1 1上上,手拉着绳套手拉着绳套2,2,缓慢拉橡皮缓慢拉橡皮筋筋,使橡皮筋的结点到达使橡皮筋的结点到达O O处处,此时绳套此时绳套1 1沿沿0 0方向方向,绳套绳套2 2沿沿120120方向方向,记下弹簧测力计记下弹簧测力计的示数的示数F;F;(3)(3)根据力的平行四边形定则计算绳套根据力的平行四边形定则计算绳套1 1的拉力为的拉力为;(4)(4)比较比较即可初步验证即可初步验证;(5)(5)只改变绳套只改变绳套2 2的方向的方向,重复上述实验步骤重复上述实验步骤;(6)(6)将绳套将绳套1 1由由0 0方向缓慢转动到方向缓慢转动到6060方向方向,同时绳套同时绳套2 2由由120120方向缓慢转动到方向缓慢转动到180180方向方向,此过程中保持橡皮筋的结点在此过程中保持橡皮筋的结点在O O处不动处不动,保持绳套保持绳套1 1和绳和绳套套2 2的夹角的夹角120120不变不变,关于绳套关于绳套1 1的拉力大小的变化的拉力大小的变化,下列结论正确的是下列结论正确的是.(.(填选填选项前的序号项前的序号)A.A.逐渐增大逐渐增大 B.B.先增大后减小先增大后减小C.C.逐渐减小逐渐减小 D.D.先减小后增大先减小后增大点击进入点击进入 综合检测综合检测。