实验三验证力的平行四边形定则.ppt
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1、【实验目的实验目的】探究两个非共线力合成时满足的规律探究两个非共线力合成时满足的规律.【实验原理实验原理】一个力一个力F F的作用效果和两个力的作用效果和两个力F F1 1、F F2 2的作用效果的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点,所以力所以力F F就是这两个力就是这两个力F F1 1和和F F2 2的合力的合力,作出力作出力F F的图示的图示.再作出力再作出力F F1 1 和和F F2 2 的图示的图示,比较比较F F1、F F2和和F F的大小和方向有何关系的大小和方向有何关系.实验三实验三 探究球合力的方法探究球合力的方法要要点归纳
2、点归纳【实验器材实验器材】方木板一块、白纸、弹簧测力计方木板一块、白纸、弹簧测力计(两只两只)、橡皮条、橡皮条、细绳套细绳套(两个两个)、三角板、刻度尺、图钉、三角板、刻度尺、图钉(几个几个)、细、细 芯铅笔芯铅笔.【实验步骤实验步骤】1.1.用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上.并用图并用图 钉把橡皮条的一端固定在钉把橡皮条的一端固定在A A点点,橡皮条的另一端拴上橡皮条的另一端拴上 两个细绳套两个细绳套.2.2.用两只弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地用两只弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地 拉像皮条拉像皮条,使橡皮条伸长到某一位置使橡皮条伸长到某一
3、位置O O,如图如图1 1所示所示,记录两弹簧测力计的读数记录两弹簧测力计的读数,用铅笔描下用铅笔描下O O点的位置及点的位置及 此时两细绳套的方向此时两细绳套的方向.图图1 13.3.只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉 到同样的位置到同样的位置O O,记下弹簧测力计的读数和细绳套的记下弹簧测力计的读数和细绳套的 方向方向.4.4.用铅笔和刻度尺从结点用铅笔和刻度尺从结点O O沿两条细绳套方向画直沿两条细绳套方向画直 线线,按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数F F1 1和和 F F2 2的图示,并以
4、的图示,并以F F1 1和和F F2 2为邻边用刻度尺作平行四边为邻边用刻度尺作平行四边 形形,过过O O点画平行四边形的对角线,此对角线即为合点画平行四边形的对角线,此对角线即为合 力力F F的图示的图示.5.5.用铅笔和刻度尺从节点用铅笔和刻度尺从节点O O点按同样的标度沿记录的点按同样的标度沿记录的方向作出只用一只弹簧测力计的拉力方向作出只用一只弹簧测力计的拉力F F的图示的图示.白白纸纸钉钉在 在木板处木板处,两秤同拉有角度两秤同拉有角度,读数画线读数画线选 选标度标度,再 再用用一一秤拉同处秤拉同处,作作出力的矢量图出力的矢量图.锦囊妙诀锦囊妙诀交流与思考交流与思考 每次实验都必须保
5、证结点的位置保持每次实验都必须保证结点的位置保持 不变不变,这体现了怎样的物理思想方法?若两次橡皮条这体现了怎样的物理思想方法?若两次橡皮条的伸长长度相同的伸长长度相同,能否验证平行四边形定则?能否验证平行四边形定则?每次实验保每次实验保证证结点位结点位置置保持不变保持不变,是为了使合是为了使合力的力的作作用效果用效果与与两个分力共同两个分力共同作作用的效果相同,用的效果相同,这这是是物理学物理学中中等效替换的思想方法等效替换的思想方法.由于力不仅有大小由于力不仅有大小,还还有方向,若两次橡皮条的伸长长度相同但结点位有方向,若两次橡皮条的伸长长度相同但结点位置置不不同,说明两次效果不同同,说明
6、两次效果不同,不满不满足足合力合力与与分力的关系分力的关系,不不能验能验证证平行四边形定平行四边形定则 则.提示提示【误差分析误差分析】1.1.用两个测力计拉橡皮条时用两个测力计拉橡皮条时,橡皮条、细绳和测力计橡皮条、细绳和测力计 不在同一个平面内不在同一个平面内,这样两个测力计的水平分力的这样两个测力计的水平分力的 实际合力比由作图法得到的合力小实际合力比由作图法得到的合力小.2.2.结点结点O O的位置和两个测力计的方向画得不准的位置和两个测力计的方向画得不准,造成造成 作图的误差作图的误差.3.3.两个分力的起始夹角两个分力的起始夹角太大太大,如大于如大于120,120,再重做再重做 两
7、次实验,为保证结点两次实验,为保证结点O O位置不变(即保证合力不位置不变(即保证合力不 变变),),则则变化范围不大,因而测力计示数变化不显变化范围不大,因而测力计示数变化不显 著著,读数误差大读数误差大.4.4.作图比例不恰当造成作图误差作图比例不恰当造成作图误差.交流与思考交流与思考 实验时由作图法得到的合力实验时由作图法得到的合力F F和单个测和单个测 力计测量的实际合力力计测量的实际合力F F忘记标注而造成错乱忘记标注而造成错乱,你如何你如何加以区分加以区分?由弹簧测力计测量合力时必须使橡皮筋伸由弹簧测力计测量合力时必须使橡皮筋伸直直,所以所以与与AOAO共线的合力表示由单个测力计测
8、量得到的共线的合力表示由单个测力计测量得到的实际合力实际合力F F,不共线的合力表示由,不共线的合力表示由作作图法得到的合图法得到的合力力F F.提示提示【注意事项注意事项】1.1.不要直接以橡皮条端点为结点不要直接以橡皮条端点为结点,可拴一短细绳连两可拴一短细绳连两 细绳套细绳套,以三绳交点为结点以三绳交点为结点,应使结点小些应使结点小些,以便准以便准 确地记录结点确地记录结点O O的位置的位置.2.2.使用弹簧秤前,应先调节零刻度,使用时不超量使用弹簧秤前,应先调节零刻度,使用时不超量 程程,拉弹簧秤时拉弹簧秤时,应使弹簧秤与木板平行应使弹簧秤与木板平行.3.3.在同一次实验中在同一次实验
9、中,橡皮条伸长时的结点位置要相橡皮条伸长时的结点位置要相 同同.4.4.被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致,拉动拉动 时弹簧不可与外壳相碰或摩擦时弹簧不可与外壳相碰或摩擦.5.5.读数时应正对、平视刻度读数时应正对、平视刻度.6.6.两拉力两拉力F F1 1和和F F2 2夹角不宜过小夹角不宜过小,作力的图示作力的图示,标度要标度要 一致一致.如何设计实验探究两力合力随角度的变如何设计实验探究两力合力随角度的变化规律?如何观察合力的变化规律?化规律?如何观察合力的变化规律?保持两力的大小不变保持两力的大小不变,改变两力改变两力之之间的夹角间的夹角,使两
10、力的合力发生变化使两力的合力发生变化,可以通过观察结点的位可以通过观察结点的位置置变变化化,判断合力大小的变化情况判断合力大小的变化情况,结点离固定点结点离固定点越远越远,说说明两力的合力明两力的合力越 越大大.交流与思考交流与思考提示提示【例例1 1】在做在做“互成角度的两个力的合成互成角度的两个力的合成”实验时实验时,橡橡 皮条的一端固定在木板上皮条的一端固定在木板上,用两个弹簧秤把橡皮条的用两个弹簧秤把橡皮条的 另一端拉到某一确定的另一端拉到某一确定的O O点点,以下操作中错误的是以下操作中错误的是 ()()A.A.同一次实验过程中同一次实验过程中,O O点位置允许变动点位置允许变动 B
11、.B.实验中实验中,弹簧秤必须与木板平行弹簧秤必须与木板平行,读数时视线要正读数时视线要正 对弹簧秤刻度对弹簧秤刻度 C.C.实验中实验中,先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大 量程量程,然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向,把橡皮条另一端拉到把橡皮条另一端拉到O O点点 D.D.实验中实验中,把橡皮条的另一端拉到把橡皮条的另一端拉到O O点时点时,两弹簧秤之两弹簧秤之 间夹角应取间夹角应取90,90,以便于算出合力的大小以便于算出合力的大小 典例剖析典例剖析思路点拨思路点拨 (1)(1)该实验中怎样使合力与分力产生的
12、效该实验中怎样使合力与分力产生的效 果相同果相同?(2)(2)实验操作中要注意哪些问题实验操作中要注意哪些问题?解析解析 从橡皮条固定点从橡皮条固定点到到O O点的连线方向点的连线方向,是合力的是合力的作作用线方向用线方向,如果如果O O点变动点变动,那么合力的大小那么合力的大小、方向都方向都要要变化,就不能验变化,就不能验证证力的平行四边形定力的平行四边形定则 则,故故A A选 选项错项错.C C选 选项项中中,因因一一个弹簧秤已拉到个弹簧秤已拉到最最大量程大量程,再 再通过另通过另一一个弹簧秤拉橡皮条到个弹簧秤拉橡皮条到O O点时点时,另另一一个弹簧秤可能超过个弹簧秤可能超过最最大量程大量
13、程,造 造成损坏成损坏,或读数不准或读数不准,故故C C选 选项错项错.互成角度互成角度的两个力的合成的两个力的合成,是利用平行四边形定是利用平行四边形定则 则合成的合成的,两个两个分力成任意角度都适用分力成任意角度都适用,不必成不必成9090角角,故故D D选 选项错项错.答案答案 ACD 【例例2 2】将橡皮筋的一端固定在将橡皮筋的一端固定在A A点点,另一端拴上两根另一端拴上两根 细绳细绳,每根细绳分别连着一个量程为每根细绳分别连着一个量程为5 N5 N、最小刻度、最小刻度 为为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沿着两个不同的方向拉弹簧测 力计力计.
14、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,两根细绳相互垂两根细绳相互垂 直直,如图如图2 2所示所示.这时弹簧测力计的读数可从图中读出这时弹簧测力计的读数可从图中读出.图图2 2(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)在图在图3 3所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力力及它们的合力.图图3 3(3)(3)图图4(4(A A)()(B B)两图是两位同学得到的实验结果两图是两位同学得到的实验结果,其中其中哪一个图符合实际哪一个图符合实际?若合
15、力测量值若合力测量值F F是准确的,则是准确的,则F F 与与F F有误差的原因可能是哪些有误差的原因可能是哪些?图图4 4 (1)(1)读数时读数时要要符合有效数字的符合有效数字的要要求求.(2)(2)合理合理选 选取标度取标度,作作出两分力出两分力,再 再应用平行四边形定应用平行四边形定则作则作出合力出合力.(3)(3)F F是用是用一一个测力计拉橡皮条所得到的个测力计拉橡皮条所得到的,应应在 在什么什么方向上方向上?解析解析 (1)(1)弹簧测力计的弹簧测力计的最最小刻度为小刻度为0.1 N,0.1 N,读数时应读数时应估读估读一一位位,所以读数分别为所以读数分别为2.50 N2.50
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