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(江蘇專版)2022年高考物理總復習 第8講 實驗二 力的平行四邊形定則講義

上傳人:xt****7 文檔編號:106102035 上傳時間:2022-06-13 格式:DOC 頁數(shù):7 大?。?08.50KB
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1、(江蘇專版)2022年高考物理總復習 第8講 實驗二 力的平行四邊形定則講義 考情剖析 考查內(nèi)容 考綱要求 考查年份 考查詳情 能力要求 實驗、探究: 力的平行四 邊形定則 14年 T11—實驗,以驗證力的平行四邊形定則為背景,探究拉伸過程對橡皮筋彈性的影響 實驗與探究 弱項清單 作圖能力欠缺 實驗儲備一、實驗目的 1.會用彈簧秤和細線測出力的大小和方向.                     2.驗證互成角度的兩個共點力的合成,遵從平行四邊形定則(或“探究合力與分力之間的關系”) 二、實驗原理

2、如果兩個互成角度的共點力F1、F2作用于橡皮筋的結點上,與只用一個力F′作用于橡皮筋的結點上,所產(chǎn)生的效果________(橡皮筋在相同方向上伸長相同的長度),那么,F(xiàn)′就是F1和F2的合力.根據(jù)____________定則作出兩共點力F1和F2的合力F的圖示,應與F′的圖示等大同向. 三、實驗器材 方木板一塊;白紙;________________;橡皮筋;細繩套(兩個);三角板;刻度尺;圖釘若干;細芯鉛筆. 四、實驗步驟 1.用圖釘把一張白紙釘在水平桌面上的方木板上. 2.用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點,把兩條細繩套結在橡皮條的另一端. 3.用兩個彈簧秤分別鉤住兩個細繩套

3、,互成角度地拉橡皮條,使橡皮條伸長,結點到達某一位置O(如圖所示). 4.用鉛筆描下結點O的位置和兩條細繩套的方向,并記錄彈簧秤的讀數(shù).在白紙上按比例作出兩個彈簧秤的拉力F1和F2的圖示.利用刻度尺和三角板根據(jù)平行四邊形定則求出合力F.(或利用刻度尺和三角板作出F1和F2的圖示) 5.只用一個彈簧秤,通過細繩套把橡皮條的結點拉到與前面相同的位置O,記下彈簧秤的讀數(shù)和細繩的方向.按同樣的比例用刻度尺從O點起做出這個彈簧秤的拉力F′圖示. 6.比較F′與用平行四邊形定則求得的合力F,在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否相等.(或把表示F1、F2、F′的圖示的箭頭用虛線連接起來,觀察分析F′與F1、

4、F2之間的關系,是否構成平行四邊形) 7.改變兩個分力F1和F2的大小和夾角,再重復實驗兩次,比較每次的F與F′是否在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等.(或觀察分析每次F′與F1、F2之間的關系,是否構成平行四邊形) 五、實驗結論 在實驗允許的誤差范圍內(nèi)F和F′大小相等、方向相同. 六、數(shù)據(jù)處理 改變兩個分力的大小及角度,分別取三組數(shù)據(jù),填入下表中. 實驗次數(shù) F1(N) F2(N) 用平行四邊形定則求出的合力F(N) 用實驗方法求出的合力F′(N) F與AO連線的夾角(度) F′與AO連線的夾角(度) 1 2 3

5、   結論:在實驗誤差范圍內(nèi),F(xiàn)與F′可以認為是重合的,由此驗證了求F1和F2的合力,應遵循平行四邊形定則. 七、誤差分析 1.實驗中,如果直接以橡皮條的端點為結點,會使結點位置的確定造成誤差.所以,應在橡皮條一端掛一短繩,再連兩細繩套,以三繩交點作為結點. 2.用彈簧秤測量力的大小時,應注意以下幾種影響誤差的因素:(1)使用前是否在水平面內(nèi)校零.(2)細繩不與木板接觸,但要通過彈簧的軸線,而且彈簧不要與外殼接觸,所以細繩套要長一些,以便將彈簧秤拉到木板邊緣以外,同時,用手托著秤身向外拉繩. 3.為使讀數(shù)的相對誤差減小,拉力要適當?shù)卮笠恍?,但要兼顧合力不要過大.合力

6、過大,一會超出橡皮條的彈性限度,二會超出彈簧秤的測量范圍. 4.在橡皮條伸長相同的情況下,為使兩個測力計有較大的讀數(shù),兩測力計的夾角不宜過小,但也不宜過大.一般情況下,應在60°~120°之間. 5.記錄細繩方向時,視線要與板面垂直.可用細鉛筆沿線輕點數(shù)個點,然后再用直尺連線. 八、注意事項 1.不要直接以橡皮條端點為結點,可拴一短細繩連兩細繩套,以三繩交點為結點,應使結點小些,以便準確地記錄結點O的位置. 2.不要用老化的橡皮條,檢查方法是用一個彈簧秤拉橡皮條,要反復做幾次使橡皮條拉伸到相同的長度看彈簧秤讀數(shù)有無變化. 3.同一次實驗中橡皮條拉長后的結點位置O必須保持不變. 4

7、.彈簧秤在使用前應將其水平放置,然后檢查、校正零點,將兩彈簧秤互相鉤著水平拉伸.選擇兩只讀數(shù)完全一致的彈簧秤使用. 5.施加拉力時要沿彈簧秤軸線方向,應盡量位于與紙面平行的同一平面內(nèi). 6.使用彈簧秤時,拉力適當?shù)么笠恍? 7.畫力的圖示時應選擇適當?shù)臉硕?,盡量使圖畫大一些,要嚴格按力的圖示要求和幾何作圖法作出平行四邊形,求出合力.技能優(yōu)化  【典型例題1】 某同學做“驗證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.圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結果畫出的圖. 甲   乙 (1)如果沒有操作失誤,圖乙中的F與F′兩力

8、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 (3)實驗時,主要步驟是: 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,結點達到某一位置O,記錄下O點的位置,讀出兩個彈簧測力計的示數(shù); D.按選好的

9、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,并用平行四邊形定則求出合力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.比較F′和F的大小和方向,看它們是否相同,得出結論. 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____________________________________. 【典型例題2】 如圖所示,某實驗小組同學利用DIS實驗裝置研究支架上力

10、的分解.A、B為兩個相同的雙向力傳感器,該型號傳感器在受到拉力時讀數(shù)為正,受到壓力時讀數(shù)為負.A連接質量不計的細繩,可沿固定的板做圓弧形移動.B固定不動,通過光滑鉸鏈連接長為0.3 m的桿.將細繩連接在桿右端O點構成支架.保持桿在水平方向,按如下步驟操作: ①測量細繩與水平桿的夾角∠AOB=θ; ②對兩個傳感器進行調零; ③用另一根細繩在O點懸掛一個鉤碼,記錄兩個傳感器的讀數(shù); ④取下鉤碼,移動傳感器A改變θ角; 重復上述實驗步驟,得到表格. F1 1.001 0.580 … 1.002 … F2 -0.868 -0.291 … 0.865 … θ 30°

11、 60° … 150° … (1)根據(jù)表格,A傳感器對應的是表中力______(選填“F1”或“F2”).鉤碼質量為______kg(結果保留一位有效數(shù)字,g=10 m/s2). (2)本實驗中多次對傳感器進行調零,對此操作說明正確的是______. A.因為事先忘記調零 B.何時調零對實驗結果沒有影響 C.為了消除橫桿自身重力對結果的影響 D.可以完全消除實驗的誤差 當堂檢測  1.(多選)如圖所示在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中,橡皮筋一端固定于P點,另一端連接兩個彈簧秤,分別用力F1與F2拉兩個彈簧秤,使這端拉至O點,若要這端始終位于O點,

12、但使力F2大小不變地沿順時針轉過某一小角度,相應地使F1的大小及圖中β角作以下的哪些變化是可能的(  )                     第1題圖 A.增大F1的同時增大β角 B.增大F1的同時保持β角不變 C.增大F1的同時減小β角 D.減小F1的同時減小β角 2.某同學通過實驗驗證力的平行四邊形定則,實驗記錄紙如圖所示,O點為橡皮筋被拉伸后伸長到的位置,兩彈簧測力計共同作用時,拉力F1后F2的方向分別過P1和P2點;一個彈簧測力計拉橡皮筋時,拉力F3的方向過P3點.三個力的大小分別為:F1=4.00 N、F2=4.60 N,F(xiàn)3=5.30 N.

13、 第2題圖 (1)請根據(jù)圖中給出的標度作出F1和F2的合力F; (2)讀出F=________N; (3)理想情況下,F(xiàn)應該沿________方向. 3.有同學利用如圖所示的裝置來探究力的平行四邊形定則:在豎直木板上鋪有白紙,固定兩個光滑的滑輪A和B,將繩子打一個結O,每個鉤碼的重量相等,當系統(tǒng)達到平衡時,根據(jù)鉤碼的個數(shù)讀出三根繩子的拉力FTOA、FTOB和FTOC,回答下列問題: (1)改變鉤碼的個數(shù),能完成實驗的是(  ) A.鉤碼個數(shù)N1=N2=2,N3=4 B.鉤碼個數(shù)N1=N3=3,N2=4 C.鉤碼個數(shù)N1=N2=N3=4 D.鉤碼個數(shù)N

14、1=3,N2=4,N3=5 (2)在拆下鉤碼和繩子前,最重要的一個步驟是(  ) A.標記結點O的位置,并記錄OA、OB、OC三段繩子的方向 B.量出OA、OB、OC三段繩子的長度 C.用量角器量出三段繩子之間的夾角 D.用天平測出鉤碼的質量 (3)在作圖時,你認為下圖中正確的是______(選填“甲”或“乙”).        甲      乙 第3題圖 第8講 實驗二:力的平行 四邊形定則 實驗儲備 二、相同 平行四邊形 三、彈簧秤(兩只) 技能優(yōu)化 ·典型例題1·(1)F′ (2)B (3)①C E ②C中應加上“記下兩條細繩的方

15、向” E中應說明“把橡皮條的結點拉到同一位置O′” 【解析】 (1)由一個彈簧測力計計拉橡皮條至O點的拉力一定沿AO方向;而根據(jù)平行四邊形定則作出的合力,由于誤差的存在,不一定沿AO方向,故一定沿AO方向的是F′. (2)一個力的作用效果與兩個力的作用效果相同,它們的作用效果可以等效替代,故B正確.(3)①根據(jù)“驗證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序號是C、E.②在C中未記下兩條細繩的方向,E中未說明是否把橡皮條的結點拉到了同一位置O. ·典型例題2·(1)F1 0.05 (2)C 【解析】 (1)A傳感器中的力均為正值,故A傳感器對應的是表中力F1,系統(tǒng)平衡時,

16、在豎直方向上mg=F1sinθ,當θ=30°時,F(xiàn)1=1.001 N,可求得m≈0.05 kg.(2)在掛鉤碼之前,對傳感器進行調零,目的是為了消除橫桿自身重力對結果的影響,故C正確. 當堂檢測 1.ABC 【解析】 以結點O為研究對象,結點O受OP的拉力F、F1、F2三個力的作用而處于平衡,由于OP的拉力F不變,因此F1、F2的合力始終不變且恒為F,作出F2沿順時針方向轉動某一小角度的矢量三角形,如圖所示: 第1題圖 2.(1)見解析 (2) 5.5 N~6.0 N (3)OP3或F3 【解析】  第2題圖 3.(1)BCD (2)A (3)甲 【解析】 (1)實驗中的分力與合力的大小關系必須滿足 |FTOA-FTOB|

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