第11讲　实验：验证力的平行四边形定则.ppt

人人 教教 物物 理理矢量合成法则是由本实验探究得出的，做实验时认真思考一下为矢量合成法则是由本实验探究得出的，做实验时认真思考一下为什么两次实验时橡皮条的结点必须拉到同一位置等问题，最后在老师什么两次实验时橡皮条的结点必须拉到同一位置等问题，最后在老师的引导下，自己作出总结也可以不用橡皮条去探究合成法则，自己的引导下，自己作出总结也可以不用橡皮条去探究合成法则，自己可以多设计方案培养探究学习能力可以多设计方案培养探究学习能力http:/ 主主基基 础础 构构 建建导学建议导学建议人人 教教 物物 理理自主导学自主导学一、实验目的一、实验目的验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则二、实验原理二、实验原理如果两个互成角度的共点力如果两个互成角度的共点力F F1 1、F F2 2作用于橡皮条的结点上，与只作用于橡皮条的结点上，与只用一个力用一个力F F作用于橡皮条的结点上，所产生的效果相同作用于橡皮条的结点上，所产生的效果相同( (橡皮条在相橡皮条在相同方向上伸长相同的长度同方向上伸长相同的长度) )，那么，那么，F F就是就是F F1 1和和F F2 2的合力根据平行的合力根据平行四边形定则作出两共点力四边形定则作出两共点力F F1 1和和F F2 2的合力的合力F F的图示，应与的图示，应与F F的图示等大的图示等大同向同向 探究力的平行四边形定则的实验原理是等效原理，探究力的平行四边形定则的实验原理是等效原理，其等效性是指其等效性是指( () )http:/ 1人人 教教 物物 理理A A使两分力与合力满足平行四边形定则使两分力与合力满足平行四边形定则B B使两次橡皮筋与细绳套的结点都与某点使两次橡皮筋与细绳套的结点都与某点O O重合重合C C使两次橡皮筋伸长的长度相等使两次橡皮筋伸长的长度相等D D使弹簧秤在两种情况下发生相同的形变使弹簧秤在两种情况下发生相同的形变【解析解析】等效性是指使两次橡皮筋与细绳套的结点都与某点等效性是指使两次橡皮筋与细绳套的结点都与某点O O重合重合【答案答案】B B三、实验器材三、实验器材方木板一块，白纸，方木板一块，白纸，弹簧秤弹簧秤( (两只两只) )，橡皮条橡皮条，细绳套，细绳套( (两条两条) )，三角板，三角板，刻度尺刻度尺，图钉若干，细芯铅笔，图钉若干，细芯铅笔http:/ 教教 物物 理理四、实验步骤四、实验步骤1 1用图钉把白纸钉在放于水平桌面的方木板上用图钉把白纸钉在放于水平桌面的方木板上2 2用图钉把橡皮条的一端固定在用图钉把橡皮条的一端固定在A A点，橡皮条的另一端拴上两点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套个细绳套3 3用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置结点拉到某一位置O O，如图所示，记录两弹簧秤的示数，用铅笔，如图所示，记录两弹簧秤的示数，用铅笔描下描下O O点的位置及此时两条细绳的方向点的位置及此时两条细绳的方向http:/ 教教 物物 理理3 3用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置拉到某一位置O O，如图所示，记录，如图所示，记录两弹簧秤的示数两弹簧秤的示数，用铅笔描下，用铅笔描下O O点点的位置及此时两条细绳的方向的位置及此时两条细绳的方向4 4用铅笔和刻度尺从结点用铅笔和刻度尺从结点O O沿两条细绳方向画直线，按选定的标沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧秤的读数度作出这两只弹簧秤的读数F1F1和和F2F2的图示，并以的图示，并以F1F1和和F2F2为邻边用刻度为邻边用刻度尺和三角板作尺和三角板作平行四边形平行四边形，过，过O O点画平行四边形的对角线，此对角线点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力即为合力F F的图示的图示5 5只用一只弹簧秤钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到只用一只弹簧秤钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样同样的位的位置置O O，记下弹簧秤的读数，记下弹簧秤的读数FF和细绳的方向，用刻度尺从和细绳的方向，用刻度尺从O O点按选定的上点按选定的上次同样标度沿记录的方向作出这只弹簧秤的拉力次同样标度沿记录的方向作出这只弹簧秤的拉力FF的图示的图示6 6比较比较F F与用平行四边形定则求出的合力与用平行四边形定则求出的合力F F的大小和方向的大小和方向7 7改变改变两个力两个力F F1 1与与F F2 2的大小和夹角的大小和夹角，重复实验两次，重复实验两次http:/ 教教 物物 理理 做做“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”实验中，实验步骤实验中，实验步骤如下：如下：(1)(1)在水平放置的木板上固定一张白纸在水平放置的木板上固定一张白纸(2)(2)把橡皮条的一端固定在把橡皮条的一端固定在O O点，另一端拴两根带套的细线，细线点，另一端拴两根带套的细线，细线与橡皮条的交点叫做结点与橡皮条的交点叫做结点(3)(3)在纸面离在纸面离O O点比橡皮条略长的距离上标出点比橡皮条略长的距离上标出A A点点(4)(4)用两个弹簧测力计分别沿水平方向拉两个绳套，把结点用两个弹簧测力计分别沿水平方向拉两个绳套，把结点拉至拉至A A点，如图所示，记下此时两力点，如图所示，记下此时两力F F1 1和和F F2 2的方向和大小的方向和大小(5)(5)改用一个弹簧测力计沿水平方向拉绳套，仍把结点拉至改用一个弹簧测力计沿水平方向拉绳套，仍把结点拉至A A点，点，记下此时记下此时F F的方向和大小的方向和大小(6)(6)拆下弹簧测力计和橡皮条拆下弹簧测力计和橡皮条http:/ 2人人 教教 物物 理理请你写出下面应继续进行的实验步骤：请你写出下面应继续进行的实验步骤：_._.【解析解析】继续进行的实验步骤为：继续进行的实验步骤为：(1)(1)在在A A点按同一标度，作出点按同一标度，作出F F1 1、F F2 2、F F的图示；的图示；(2)(2)利用平行四边形定则作利用平行四边形定则作F F1 1、F F2 2的合力的合力F F；(3)(3)比较比较F F和和F F的大小和方向，并得出结论的大小和方向，并得出结论【答案答案】略略五、注意事项五、注意事项1 1在在O O处的结点应小一些，细绳套应长一些处的结点应小一些，细绳套应长一些2 2在仪器许可的条件下，应使拉力尽可能大一些，以减小读在仪器许可的条件下，应使拉力尽可能大一些，以减小读数误差数误差http:/ 教教 物物 理理3 3画力的图示时，要选取合适的标度，尽量将图画的大一些画力的图示时，要选取合适的标度，尽量将图画的大一些4 4在同一次实验中，橡皮条结点在同一次实验中，橡皮条结点O O的位置不能变动的位置不能变动六、误差分析六、误差分析本实验误差的主要来源除弹簧秤本身的误差外，还有读数误差、本实验误差的主要来源除弹簧秤本身的误差外，还有读数误差、作图误差，因此读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记作图误差，因此读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录，两力的对边要平行录，两力的对边要平行, ,两个分力两个分力F1F1和和F2F2间的夹角越大间的夹角越大, ,用平行四边形用平行四边形作图得到的合力作图得到的合力F F的误差的误差FF也越大也越大, ,所以实验中不要把所以实验中不要把取得太大取得太大http:/ 教教 物物 理理题型一：对实验操作及原理的理解题型一：对实验操作及原理的理解 在在“探究求合力的方法探究求合力的方法”的实验中，其中的三个实验的实验中，其中的三个实验步骤如下：步骤如下：(1)(1)在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在木在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在木板上，另一端拴两根细绳，通过细绳同时用两个测力计互成角度地拉板上，另一端拴两根细绳，通过细绳同时用两个测力计互成角度地拉橡皮条，使它与细绳的结点到达某一位置橡皮条，使它与细绳的结点到达某一位置O O点，在白纸上记下点，在白纸上记下O O点和两点和两测力计的读数测力计的读数F F1 1和和F F2 2. .http:/ 方法探究方法探究题题 型型 方方 法法例题1人人 教教 物物 理理(2)(2)在纸上根据在纸上根据F F1 1和和F F2 2的大小，选择合适的标度，应用平行四边形的大小，选择合适的标度，应用平行四边形定则求出合力定则求出合力F.F.(3)(3)只用一只测力计通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与两测力只用一只测力计通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与两测力计拉时相同，记下此时测力计的读数计拉时相同，记下此时测力计的读数FF和细绳的方向和细绳的方向以上三个步骤中均有错误或疏漏，请指出来以上三个步骤中均有错误或疏漏，请指出来(1)(1)中是中是_(2)(2)中是中是_(3)(3)中是中是_ 规范解析规范解析 按实验操作要求，记录力的大小和方向，其次在两次按实验操作要求，记录力的大小和方向，其次在两次拉橡皮条的过程中，结点拉橡皮条的过程中，结点O O要达到相同位置，这样才能保证两次效果要达到相同位置，这样才能保证两次效果相同相同http:/ 教教 物物 理理【答案答案】未记下细绳的方向除未记下细绳的方向除F F1 1、F F2 2的大小之外，还应记下的大小之外，还应记下F F1 1、F F2 2的方向才能准确作图应将橡皮条与细绳的结点拉至同一位的方向才能准确作图应将橡皮条与细绳的结点拉至同一位置置O O点点题型二：实验数据的处理题型二：实验数据的处理 将橡皮筋的一端固定在将橡皮筋的一端固定在A A点点, ,另一端拴上两根细绳，每另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为根细绳分别连着一个量程为5 N5 N、最小刻度为、最小刻度为0.1 N0.1 N的弹簧测力计，的弹簧测力计，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计沿着两个不同的方向拉弹簧测力计. .当橡皮筋的活动端拉到当橡皮筋的活动端拉到O O点时，点时，两根细绳相互垂直，如图甲所示，这时弹簧测力计的示数可从图中两根细绳相互垂直，如图甲所示，这时弹簧测力计的示数可从图中读出读出http:/ 教教 物物 理理(1)(1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为_N_N和和_N._N.(2)(2)在图乙所示的坐标纸上按作图法的要求画出这两个力及它在图乙所示的坐标纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力们的合力 规范解析规范解析 由题可知，弹簧秤的最小分度为由题可知，弹簧秤的最小分度为0.1 N0.1 N，因此，竖，因此，竖直向下的弹簧秤读数为直向下的弹簧秤读数为2.5 N2.5 N，水平向右的弹簧秤读数为，水平向右的弹簧秤读数为4.0 N4.0 N作作出合力如图丙所示出合力如图丙所示【答案答案】(1)2.5(1)2.54.04.0(2)(2)如图丙所示如图丙所示http:/ 教教 物物 理理五年高考五年高考1 120102010年高考年高考天津理综卷天津理综卷 在探究求合力的方法时，先将橡在探究求合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条(1)(1)实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列说法正确的是实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列说法正确的是_( (填字母代号填字母代号) )A A将橡皮条拉伸相同长度即可将橡皮条拉伸相同长度即可B B将橡皮条沿相同方向拉到相同长度将橡皮条沿相同方向拉到相同长度C C将弹簧秤都拉伸到相同刻度将弹簧秤都拉伸到相同刻度D D将橡皮条和绳的结点拉到相同位置将橡皮条和绳的结点拉到相同位置http:/ 教教 物物 理理(2)(2)同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是法是_( (填字母代号填字母代号) )A A两细绳必须等长两细绳必须等长B B弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行C C用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大D D拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些 命题分析命题分析 本题考查了探究求合力方法的实验原理和减小实验误差本题考查了探究求合力方法的实验原理和减小实验误差的方法，这都是我们在探究每个实验时要注意的两个方面的方法，这都是我们在探究每个实验时要注意的两个方面 规范全解规范全解 (1)(1)实验对两次拉伸橡皮条的要求是两次拉伸橡皮条的作实验对两次拉伸橡皮条的要求是两次拉伸橡皮条的作用效果是相同的，故选项用效果是相同的，故选项B B、D D正确；正确；(2)(2)要减小实验误差，弹簧秤、细要减小实验误差，弹簧秤、细http:/ 教教 物物 理理绳、橡皮条都必须与木板平行用弹簧秤同时拉细绳时，弹簧秤的绳、橡皮条都必须与木板平行用弹簧秤同时拉细绳时，弹簧秤的示数之差适当大些即可，拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方示数之差适当大些即可，拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些，故选项向的两点要远些，故选项B B、D D正确正确 【答案答案】(1)BD(1)BD(2)BD(2)BD2 220092009年高考年高考山东理综卷山东理综卷 某同学在家中尝试验证平行四边某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮筋形定则，他找到三条相同的橡皮筋( (遵循胡克定律遵循胡克定律) )和若干小重物，和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子, ,设计了如下实验：设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A A、B B上，另一端与第上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为三条橡皮筋连接，结点为O O，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物重物http:/ 教教 物物 理理(1)(1)为完成该实验，下述操作中必需的是为完成该实验，下述操作中必需的是_a a测量细绳的长度测量细绳的长度b b测量橡皮筋的原长测量橡皮筋的原长c c测量悬挂重物后橡皮筋的长度测量悬挂重物后橡皮筋的长度d d记录悬挂重物后结点记录悬挂重物后结点O O的位置的位置(2)(2)钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是的方法是_ 命题分析命题分析 本题考查的是验证平行四边形法则，解答的关键是理解本题考查的是验证平行四边形法则，解答的关键是理解好等效的思想好等效的思想 规范全解规范全解 (1)(1)必须测量橡皮筋原长和悬挂重物后橡皮筋的长度，必须测量橡皮筋原长和悬挂重物后橡皮筋的长度，这样才能确定橡皮筋的伸长量确定各力的大小，这样才能确定橡皮筋的伸长量确定各力的大小，http:/ 教教 物物 理理还需记录悬挂重物后结点还需记录悬挂重物后结点O O的位置的位置, ,同时记下三条橡皮筋所在的方向，同时记下三条橡皮筋所在的方向，以便确定各拉力的方向以便确定各拉力的方向, ,根据平行四边形定则作出合力的图示，因此根据平行四边形定则作出合力的图示，因此(1)(1)中必须的是中必须的是bcdbcd；(2)(2)改变条件再次验证可采用更换不同的小重物的改变条件再次验证可采用更换不同的小重物的方法方法【答案答案】(1)(1)bcdbcd(2)(2)更换不同的小重物更换不同的小重物http:/