高中物理 第二章(二)驗(yàn)證力的平行四邊形定則課件 新人教版必修1.ppt

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一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1．掌握彈簧測(cè)力計(jì)的正確使用方法． 2．驗(yàn)證互成角度的兩個(gè)力合成時(shí)的平行四邊形定則． 二、實(shí)驗(yàn)原理 用一個(gè)力F′和兩個(gè)力F1、F2分別使同一條一端固定的橡皮條伸長(zhǎng)到某點(diǎn)，則它們的作用效果相同，所以一個(gè)力F′就是這兩個(gè)力F1和F2的合力．作出力F′的圖示，再根據(jù)平行四邊形定則作出力F1和F2的合力F的圖示，比較F和F′的大小和方向是否都相同．若在誤差允許的范圍內(nèi)相同，則驗(yàn)證了力的平行四邊形定則．,(二)驗(yàn)證力的平行四邊形定則,三、實(shí)驗(yàn)器材 方木板、白紙、彈簧測(cè)力計(jì)(兩只)、橡皮條、細(xì)繩套(兩個(gè))、三角板、刻度尺、圖釘(幾個(gè))、鉛筆． 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(gè)細(xì)繩套． 3．用兩只彈簧測(cè)力計(jì)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(zhǎng)到某一位置O，如圖所示，記錄兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)， 用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及此時(shí)兩細(xì)繩套的方向．,4．只用一只彈簧測(cè)力計(jì)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(cè)力計(jì)的讀數(shù)和細(xì)繩的方向． 5．改變兩彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小和方向，再重做兩次實(shí)驗(yàn)．,五、數(shù)據(jù)處理 1．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(cè)力計(jì)的拉力F1和F2的圖示，并以F1和F2為鄰邊作平行四邊形，過O點(diǎn)畫平行四邊形的對(duì)角線，此對(duì)角線即為合力F的圖示． 2．從O點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作出一只彈簧測(cè)力計(jì)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． 六、誤差分析 1．讀數(shù)誤差 彈簧測(cè)力計(jì)數(shù)據(jù)在允許的情況下，盡量大一些，讀數(shù)時(shí)眼睛一定要正視，要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄．,2．作圖誤差 (1)結(jié)點(diǎn)O的位置和兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的方向畫得不準(zhǔn)確，造成作圖誤差． (2)兩個(gè)分力的起始夾角α太大，如大于120°，再重復(fù)做兩次實(shí)驗(yàn)，為保證結(jié)點(diǎn)O位置不變(即保證合力不變)，則α變化范圍不大，因而彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)變化不顯著，讀數(shù)誤差較大，導(dǎo)致作圖產(chǎn)生較大誤差． (3)作圖比例不恰當(dāng)、不準(zhǔn)確等造成作圖誤差．,七、注意事項(xiàng) 1．使用彈簧測(cè)力計(jì)前，要先調(diào)整指針，使之指在零刻度處．再將兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉，如果兩個(gè)示數(shù)相同方可使用． 2．細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)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(gè)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． 3．用兩只彈簧測(cè)力計(jì)鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時(shí)，夾角不宜太大也不宜太小，在60°～100°之間為宜． 4．在同一次實(shí)驗(yàn)中，橡皮條拉長(zhǎng)時(shí)結(jié)點(diǎn)的位置必須相同．,5．拉彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，拉力應(yīng)沿彈簧測(cè)力計(jì)的軸線方向，彈簧測(cè)力計(jì)中彈簧軸線、橡皮條、細(xì)繩套應(yīng)該位于與紙面平行的同一平面內(nèi)．要防止彈簧測(cè)力計(jì)卡殼，防止彈簧測(cè)力計(jì)或橡皮條與紙面有摩擦． 6．在同一實(shí)驗(yàn)中，畫力的圖示選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選定標(biāo)度，使力的圖示稍大一些．,類型一 實(shí)驗(yàn)原理和誤差分析 【例1】 某同學(xué)在做“互成角度的兩個(gè)力的合成”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，利用坐標(biāo)紙記下了橡皮筋的結(jié)點(diǎn)位置O點(diǎn)以及兩只彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小，如圖(a)所示 .,(a) (b),(1)試在圖(a)中作出F1和F2的合力圖示，并用F表示此力． (2)有關(guān)此實(shí)驗(yàn)，下列敘述正確的是( ) A．兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力可以同時(shí)比橡皮筋的拉力大 B．橡皮筋的拉力是合力，兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力是分力 C．兩次拉橡皮筋時(shí)，需將橡皮筋結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O，這樣做的目的是保證兩次彈簧測(cè)力計(jì)拉力的效果相同 D．若只增大某一只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力大小而要保證橡皮筋結(jié)點(diǎn)位置不變，只需調(diào)整另一只彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小即可 (3)圖(b)所示是甲和乙兩位同學(xué)在做以上實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的結(jié)果，其中哪一個(gè)比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)？(力F′是用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)的圖示) 答：____________________________________________________,(4)在以上比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的一位同學(xué)中，造成誤差的主要原因是：(至少寫出兩種情況)____________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________. 【解析】 (1)以F1、F2為鄰邊作平行四邊形，其對(duì)角線OF即為所求的合力(如圖所示)．,(2)兩只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力與橡皮筋的拉力的合力為零，它們之間不是合力與分力的關(guān)系，B錯(cuò)誤；結(jié)點(diǎn)位置不變，合力不變，當(dāng)一只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力大小改變時(shí)，另一只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力的大小和方向必須都改變，故D錯(cuò)誤；正確的選項(xiàng)為A、C. (3)用平行四邊形定則求出的合力可以與橡皮筋拉力的方向有偏差，但用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉結(jié)點(diǎn)的拉力與橡皮筋拉力一定在同一直線上，故甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)． (4)①F1的方向比真實(shí)方向偏左； ②F2的大小比真實(shí)值偏小且方向比真實(shí)方向偏左； ③作圖時(shí)兩虛線沒有分別與F1線和F2線平行．(任選其二) 【答案】 (1)見解析圖 (2)AC (3)甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果符合實(shí)驗(yàn)事實(shí) (4)見解析,類型二 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì) 【例2】 (2013年衡陽(yáng)模擬)如圖所示，某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)利用DIS實(shí)驗(yàn)裝置研究支架上力的分解．A、B為兩個(gè)相同的雙向力傳感器，該型號(hào)傳感器在受到拉力時(shí)讀數(shù)為正，受到壓力時(shí)讀數(shù)為負(fù)．A連接質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩，可沿固定的板做圓弧形移動(dòng)．B固定不動(dòng)，通過光滑鉸鏈連接長(zhǎng)0.3 m的桿．將細(xì)繩連接在桿右端O點(diǎn)構(gòu)成支架．保持桿在水平方向，按如下步驟操作：,①測(cè)量繩子與水平桿的夾角∠AOB＝θ ②對(duì)兩個(gè)傳感器進(jìn)行調(diào)零 ③用另一根繩在O點(diǎn)懸掛一個(gè)鉤碼，記錄兩個(gè)傳感器的讀數(shù) ④取下鉤碼，移動(dòng)傳感器A改變?chǔ)冉?重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，得到表格. (1)根據(jù)表格，A傳感器對(duì)應(yīng)的是表中力____________(選填“F1”或“F2”)．鉤碼質(zhì)量為____________ kg(保留一位有效數(shù)字)．,(2)本實(shí)驗(yàn)中多次對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)零，對(duì)此操作說明正確的是( ) A．因?yàn)槭孪韧浾{(diào)零 B．何時(shí)調(diào)零對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響 C．為了消除橫桿自身重力對(duì)結(jié)果的影響 D．可以完全消除實(shí)驗(yàn)的誤差 【解析】 (1)A傳感器中的力均為正值，故A傳感器對(duì)應(yīng)的是表中力F1，平衡時(shí)，mg＝F1·sin θ，當(dāng)θ＝30°時(shí)，F(xiàn)1＝1.001 N，可求得m＝0.05 kg. (2)在掛鉤碼之前，對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)零，目的是為了消除橫桿自身重力對(duì)結(jié)果的影響，故C正確． 【答案】 (1)F1 0.05 (2)C,