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第二章相互作用 實(shí)驗(yàn)三驗(yàn)證力的平行四邊形定則 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 驗(yàn)證互成角度的兩個共點(diǎn)力合成時的平行四邊形定則 2 培養(yǎng)應(yīng)用作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和得出結(jié)論的能力 二 實(shí)驗(yàn)原理互成角度的兩個力F1 F2與另外一個力F 產(chǎn)生相同的效果 看F1 F2用平行四邊形定則求出的合力F與F 在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)是否相等 三 實(shí)驗(yàn)器材木板 白紙 圖釘若干 橡皮條 細(xì)繩 彈簧測力計兩個 三角板 刻度尺 四 實(shí)驗(yàn)步驟1 用圖釘把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A點(diǎn) 橡皮條的另一端拴上兩個細(xì)繩套 3 用兩只彈簧測力計分別鉤住細(xì)繩套 互成角度地拉橡皮條 使橡皮條與繩的結(jié)點(diǎn)伸長到某一位置O 如圖所示 記錄兩彈簧測力計的讀數(shù) 用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及此時兩細(xì)繩的方向 4 只用一只彈簧測力計通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O 記下彈簧測力計的讀數(shù)和細(xì)繩套的方向 5 改變兩彈簧測力計拉力的大小和方向 再重做兩次實(shí)驗(yàn) 一 數(shù)據(jù)處理1 用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩方向畫直線 按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示 并以F1和F2為鄰邊用刻度尺作平行四邊形 過O點(diǎn)畫平行四邊形的對角線 此對角線即為合力F的圖示 2 用刻度尺從O點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作出實(shí)驗(yàn)步驟4中彈簧測力計的拉力F 的圖示 3 比較F與F 是否完全重合或幾乎完全重合 從而驗(yàn)證平行四邊形定則 二 注意事項(xiàng)1 同一實(shí)驗(yàn)中的兩只彈簧測力計的選取方法是 將兩只彈簧測力計調(diào)零后互鉤對拉 讀數(shù)相同 2 在同一次實(shí)驗(yàn)中 使橡皮條拉長時 結(jié)點(diǎn)O位置一定要相同 3 用兩只彈簧測力計鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時 夾角不宜太大也不宜太小 在60 100 之間為宜 4 實(shí)驗(yàn)時彈簧測力計應(yīng)與木板平行 讀數(shù)時眼睛要正視彈簧測力計的刻度 在合力不超過量程及橡皮條彈性限度的前提下 拉力的數(shù)值盡量大些 5 細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些 便于確定力的方向 不要直接沿細(xì)繩套的方向畫直線 應(yīng)在細(xì)繩套末端用鉛筆畫一個點(diǎn) 去掉細(xì)繩套后 再將所標(biāo)點(diǎn)與O點(diǎn)連接 即可確定力的方向 6 在同一次實(shí)驗(yàn)中 畫力的圖示所選定的標(biāo)度要相同 并且要恰當(dāng)選取標(biāo)度 使所作力的圖示稍大一些 三 誤差分析1 彈簧測力計本身的誤差 2 讀數(shù)誤差和作圖誤差 3 兩分力F1 F2間的夾角 越大 用平行四邊形定則作圖得出的合力F的誤差 F也越大 考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)原理 考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理及誤差分析 考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)原理 某同學(xué)做 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示 其中A為固定橡皮筋的圖釘 O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn) OB和OC為細(xì)繩 圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖 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(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是 A 理想實(shí)驗(yàn)法B 等效替代法C 控制變量法D 建立物理模型法 3 實(shí)驗(yàn)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(diǎn) 在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩 細(xì)繩的另一端系著繩套 F B 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(diǎn)到達(dá)某一位置O 記錄下O點(diǎn)的位置 讀出兩個彈簧測力計的示數(shù) D 按選好的標(biāo)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(xì)繩套拉橡皮條使其伸長 讀出彈簧測力計的示數(shù) 記下細(xì)繩的方向 按同一標(biāo)度作出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(jié)論 上述步驟中 有重要遺漏的步驟的序號是 和 遺漏的內(nèi)容分別是 和 C E C中應(yīng)加上 記下兩條細(xì)繩的方向 E中應(yīng)說明 把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O 解析 1 由一個彈簧測力計拉橡皮條至O點(diǎn)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 根據(jù) 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)程可知 有重要遺漏的步驟的序號是C E 在C中未記下兩條細(xì)繩的方向 E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O 2014 高考江蘇卷 小明通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則 考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理及誤差分析 2 仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn) 小明懷疑實(shí)驗(yàn)中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化 影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果 他用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度 發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不相同 于是進(jìn)一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響 實(shí)驗(yàn)裝置如圖乙所示 將一張白紙固定在豎直放置的木板上 橡皮筋的上端固定于O點(diǎn) 下端N掛一重物 用與白紙平行的水平力緩慢地移動N 在白紙上記錄下N的軌跡 重復(fù)上述過程 再次記錄下N的軌跡 兩次實(shí)驗(yàn)記錄的軌跡如圖丙所示 過O點(diǎn)作一條直線與軌跡交于a b兩點(diǎn) 則實(shí)驗(yàn)中橡皮筋分別被拉伸到a和b時所受拉力Fa Fb的大小關(guān)系為 Fa Fb 3 根據(jù) 2 中的實(shí)驗(yàn) 可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有哪些 填寫選項(xiàng)前的字母 A 橡皮筋的長度與受到的拉力成正比B 兩次受到的拉力相同時 橡皮筋第2次的長度較長C 兩次被拉伸到相同長度時 橡皮筋第2次受到的拉力較大D 兩次受到的拉力相同時 拉力越大 橡皮筋兩次的長度之差越大 4 根據(jù)小明的上述實(shí)驗(yàn)探究 請對驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)提出兩點(diǎn)注意事項(xiàng) BD 解析 2 以重物為研究對象 進(jìn)行受力分析 重物受到重力 水平向右的拉力和橡皮筋的拉力 重物處于靜止?fàn)顟B(tài)的合力為零 因橡皮筋的拉力方向相同 故橡皮筋的拉力相等 3 橡皮筋的形變量和所受到的力有關(guān) 選項(xiàng)A錯誤 從圖上看 第二次運(yùn)動軌跡遠(yuǎn)離O點(diǎn) 橡皮筋第2次的形變量大 B正確 兩次拉伸到相同長度 第二次對應(yīng)的力小 選項(xiàng)C錯誤 拉力越大 由題圖丙可得橡皮筋兩次的長度差越大 故選項(xiàng)D正確 4 注意選取橡皮筋的技巧 一要新 二要彈性好 三不要超過彈性限度 故拉力不應(yīng)該太大 橡皮筋不能太長 選用彈性較好的橡皮筋 答案 1 如圖 F合 4 6 4 9N都算對 4 橡皮筋拉伸不宜過長 選用新橡皮筋 或 拉力不宜過大 選用彈性好的橡皮筋 換用彈性好的彈簧 2016年高考命題對本實(shí)驗(yàn)可能從以下角度改進(jìn) 1 在水平面內(nèi)改為在豎直平面內(nèi)做實(shí)驗(yàn) 拉橡皮筋改為懸掛重物 可避免橡皮筋彈性變化帶來的誤差 2 彈簧測力計用力傳感器取代 可避免摩擦的影響 使讀數(shù)更方便 精確 某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證 力的平行四邊形定則 彈簧測力計A掛于固定點(diǎn)P 下端用細(xì)線掛一重物M 彈簧測力計B的一端用細(xì)線系于O點(diǎn) 手持另一端向左拉 使結(jié)點(diǎn)O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O點(diǎn)的位置和拉線的方向 1 本實(shí)驗(yàn)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 下列的實(shí)驗(yàn)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(jìn)行多次實(shí)驗(yàn) 每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置 3 某次實(shí)驗(yàn)中 該同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測力計A的指針稍稍超出量程 請您提出兩個解決辦法 答案 見解析 3 6 D 解析 1 彈簧測力計的最小刻度為0 2N 所以A的讀數(shù)為3 6N 2 根據(jù)三力平衡的特點(diǎn)可知 彈簧測力計A B的拉力的合力與重物M的重力等值反向 故A項(xiàng)是必要的 彈簧測力計的零點(diǎn)誤差影響各拉力的測量值 所以使用前需校零 B項(xiàng)是必要的 只有拉線方向與木板平面平行 才能保證所研究的各力在同一平面內(nèi) C項(xiàng)也是必要的 實(shí)驗(yàn)中只需測出兩拉力的大小和方向以及重物的重力即可驗(yàn)證平行四邊形定則 而測力計A的拉力不同時O點(diǎn)的位置就不同 故沒必要使O點(diǎn)靜止在同一位置 答案為D 3 彈簧測力計A的指針稍稍超出量程 說明拉彈簧測力計A的力大了 可行的解決方法有 改變彈簧測力計B拉力的大小或方向 減小重物M的質(zhì)量 或?qū)更換成較大量程的彈簧測力計 點(diǎn)評 本實(shí)驗(yàn)利用了三力平衡的特點(diǎn)來驗(yàn)證力的平行四邊形定則 實(shí)驗(yàn)時沒有必要每次都使O點(diǎn)靜止在同一位置 只要整個裝置處于穩(wěn)定狀態(tài)即可 使操作更方便