高中物理 第4章 力與平衡 第1節(jié) 力的合成（第2課時(shí)）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則課件 魯科版必修1.ppt

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第2課時(shí)實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 填一填 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 練習(xí)用作圖法求兩個(gè)力的合力 2 驗(yàn)證互成角度的兩個(gè)力合成的平行四邊形定則 二 實(shí)驗(yàn)原理1 若用一個(gè)力F 或兩個(gè)力F1和F2共同作用都能把橡皮筋沿某一方向拉至相同長(zhǎng)度 即力F 與F1 F2的共同作用效果相同 那么F 為F1 F2的合力 2 用彈簧測(cè)力計(jì)分別測(cè)出F 和F1 F2的大小 并記下它們的方向 作出F 和F1 F2的圖示 以F1 F2的圖示為鄰邊作平行四邊形 其對(duì)角線即為用平行四邊形定則求得的F1 F2的合力F 3 比較F 與F 若它們的長(zhǎng)度和方向在誤差允許的范圍內(nèi)相等 則可以證明平行四邊形定則的正確性 填一填 三 實(shí)驗(yàn)器材方木板 白紙 彈簧測(cè)力計(jì) 兩只 橡皮筋 細(xì)繩套 三角板 刻度尺 圖釘 若干 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 用圖釘把橡皮筋的一端固定在A點(diǎn) 橡皮筋的另一端用兩根細(xì)線打一個(gè)結(jié)點(diǎn)B 兩根細(xì)線分別拴上一只測(cè)力計(jì) 3 用兩只彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套 互成角度地拉橡皮筋 使橡皮筋伸長(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 填一填 4 用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩細(xì)繩套方向畫直線 按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)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(guò)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 5 只用一只彈簧測(cè)力計(jì)通過(guò)細(xì)繩套把橡皮筋的結(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 用刻度尺從O點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作出這只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F 的圖示 填一填 6 比較力F 與用平行四邊形定則求出的合力F在大小和方向上是否相同 7 改變兩個(gè)力F1與F2的大小和夾角 再重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次 五 誤差分析1 存在誤差的原因 彈簧測(cè)力計(jì)本身的誤差 讀數(shù)誤差 作圖誤差等 2 減小誤差的方法 1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中讀數(shù)時(shí)眼睛一定要正視彈簧測(cè)力計(jì)的刻度 要按有效數(shù)字和彈簧測(cè)力計(jì)的精度正確讀數(shù)和記錄 2 作圖時(shí)用刻度尺借助于三角板 使表示兩個(gè)力的對(duì)邊一定要平行 探究一 探究二 實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟 例題1 導(dǎo)學(xué)號(hào)93960063根據(jù) 驗(yàn)證平行四邊形定則 的有關(guān)原理和實(shí)驗(yàn)要求 完成下面的問(wèn)題 1 本實(shí)驗(yàn)中所說(shuō)的合力與兩個(gè)共點(diǎn)力具有相同的效果 是指下列說(shuō)法中的 A 彈簧測(cè)力計(jì)的彈簧被拉長(zhǎng)B 固定橡皮筋的圖釘受拉力產(chǎn)生形變C 細(xì)繩套受拉力產(chǎn)生形變D 使橡皮筋在某一方向伸長(zhǎng)同樣的長(zhǎng)度 探究一 探究二 2 某同學(xué)做 驗(yàn)證平行四邊形定則 時(shí) 主要步驟是 A 在桌上放一塊方木板 在木板上鋪一張白紙 用圖釘把白紙固定在木板上 B 用圖釘把橡皮筋的一端固定在板上的A點(diǎn) 在橡皮筋的另一端拴上兩條細(xì)繩 細(xì)繩的另一端系著繩套 C 用兩只彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住繩套 互成角度地拉橡皮筋 使其伸長(zhǎng) 結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置時(shí) 記下該位置為O點(diǎn) 記錄兩只彈簧測(cè)力計(jì)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(cè)力計(jì)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(cè)力計(jì) 通過(guò)細(xì)繩套拉橡皮筋使其伸長(zhǎng)某一長(zhǎng)度 讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù) 記下細(xì)繩的方向 按同一標(biāo)度作出這個(gè)力F 的圖示 探究一 探究二 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(hào)是和 遺漏的內(nèi)容分別是和 解析 1 合力與兩個(gè)共點(diǎn)力具有相同的效果是通過(guò)橡皮筋伸長(zhǎng)相同的長(zhǎng)度體現(xiàn)的 為便于圖示法比較F 和F的大小和方向 力的圖示的始端應(yīng)在同一位置 所以實(shí)驗(yàn)應(yīng)使橡皮筋在某一方向伸長(zhǎng)同樣的長(zhǎng)度 D選項(xiàng)正確 2 作力的圖示必須知道力的方向 步驟C中遺漏 記下兩個(gè)拉力的方向 只用一只彈簧測(cè)力計(jì) 通過(guò)細(xì)繩套拉橡皮筋時(shí) 為使合力與兩個(gè)共點(diǎn)力具有相同的效果 應(yīng)是使結(jié)點(diǎn)到達(dá)位置O 步驟E中遺漏了這一內(nèi)容 答案 1 D 2 CE記錄拉力的方向使結(jié)點(diǎn)仍然被拉到O點(diǎn) 探究一 探究二 變式訓(xùn)練1在做 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 的實(shí)驗(yàn)時(shí) 橡皮筋的一端固定在木板上 用兩只彈簧測(cè)力計(jì)把橡皮筋的結(jié)點(diǎn)拉到某一確定的點(diǎn)O 以下操作中正確的是 A 同一次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中 O點(diǎn)位置允許變動(dòng)B 實(shí)驗(yàn)中 彈簧測(cè)力計(jì)必須保持與木板平行 讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)刻度C 實(shí)驗(yàn)中 先將其中一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)沿某一方向拉到最大量程 然后只需調(diào)整另一只彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小和方向 把橡皮筋另一端拉到O點(diǎn)D 實(shí)驗(yàn)中 把橡皮筋的結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn)時(shí) 兩只彈簧測(cè)力計(jì)之間夾角必須取90 以便于算出合力大小 探究一 探究二 解析 本實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)中有嚴(yán)格的要求 結(jié)點(diǎn)O不允許隨便移動(dòng) 同時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)不要達(dá)到最大量程 因?yàn)橐恢贿_(dá)到最大 另一只將無(wú)法調(diào)整 而平行四邊形定則當(dāng)然不只適用于夾角為90 的情形 只有選項(xiàng)B是符合實(shí)驗(yàn)要求的 答案 B 探究一 探究二 探究一 探究二 探究一 探究二 探究一 探究二 誤差分析及數(shù)據(jù)處理 例題2 導(dǎo)學(xué)號(hào)93960064在做 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 的實(shí)驗(yàn)中 在水平放置的木板上墊一張白紙 把橡皮筋的一端固定在A點(diǎn)上 另一端連接兩根細(xì)線 然后通過(guò)細(xì)線用兩個(gè)互成角度的彈簧測(cè)力計(jì)來(lái)拉橡皮筋 使橡皮筋伸長(zhǎng)到某一點(diǎn)O 記錄下兩只彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)及兩根細(xì)線的方向 此時(shí)兩只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力分別記為F1和F2 然后改用一只彈簧測(cè)力計(jì)把橡皮筋拉到O點(diǎn)后再記錄下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)及細(xì)線的方向 此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力記為F 1 多選 實(shí)驗(yàn)對(duì)兩次拉伸橡皮筋的要求中 下列說(shuō)法正確的是 填字母代號(hào) A 將橡皮筋拉伸相同長(zhǎng)度即可B 將橡皮筋沿相同方向拉到相同長(zhǎng)度C 將彈簧測(cè)力計(jì)都拉伸到相同刻度即可D 將橡皮筋和細(xì)線的結(jié)點(diǎn)拉到相同位置 探究一 探究二 2 多選 同學(xué)們?cè)诓僮鬟^(guò)程中有如下議論 其中對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有益的說(shuō)法是 填字母代號(hào) A 兩細(xì)線必須等長(zhǎng)B 彈簧測(cè)力計(jì) 細(xì)線 橡皮筋都應(yīng)與木板平行C 用兩只彈簧測(cè)力計(jì)同時(shí)拉細(xì)線時(shí) 兩彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)之差應(yīng)盡可能大D 拉橡皮筋的細(xì)線要長(zhǎng)些 標(biāo)記同一細(xì)線方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些 3 如圖是某同學(xué)完成驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)操作后得到的數(shù)據(jù)圖 圖中的小圓點(diǎn)分別用來(lái)記錄的是O點(diǎn)的位置以及每次細(xì)線的方向 請(qǐng)你選擇合適標(biāo)度 用力的圖示法作圖完成該同學(xué)未完成的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 探究一 探究二 解析 1 實(shí)驗(yàn)中兩次拉伸橡皮筋時(shí) 應(yīng)要求兩次的作用效果完全相同 即橡皮筋被拉伸的方向 長(zhǎng)度完全相同 所以選B D 2 對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有益的做法是B D B做法能保證分力與合力在同一平面內(nèi) 減小了作圖誤差 D做法能保證分力的方向測(cè)量更準(zhǔn)確 減小了測(cè)量誤差 實(shí)驗(yàn)時(shí)兩細(xì)線不必等長(zhǎng) 兩只彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)也不一定要求相差較大 所以B D正確 3 答案 1 BD 2 BD 3 見(jiàn)解析 探究一 探究二 變式訓(xùn)練2將橡皮筋的一端固定在A點(diǎn) 另一端拴上兩根細(xì)繩 每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程為5N 最小刻度為0 1N的彈簧測(cè)力計(jì) 每個(gè)沿著不同的方向拉彈簧測(cè)力計(jì) 當(dāng)橡皮筋的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí) 兩根細(xì)繩相互垂直 如圖甲所示 這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)可從圖中讀出 探究一 探究二 1 由圖甲可讀得兩個(gè)相互垂直的拉力的大小分別為N和N 2 在圖乙中的方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個(gè)力及它們的合力 探究一 探究二 解析 兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)分別為4 00N和2 50N 作出合力如圖所示 答案 1 4 002 50 2 見(jiàn)解析圖 探究一 探究二 探究一 探究二 12345 1 在做 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 的實(shí)驗(yàn)中 以下說(shuō)法中正確的是 A 用兩只彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮筋時(shí) 兩細(xì)繩之間的夾角必須為90 以便求出合力的大小B 用兩只彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮筋時(shí) 結(jié)點(diǎn)的位置必須與用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)結(jié)點(diǎn)的位置重合C 若用兩只彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)合力的圖示F與用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)拉力的圖示F 不完全重合 說(shuō)明力的合成的平行四邊形定則不一定是普遍成立的D 兩個(gè)分力間的夾角要盡量大些 12345 解析 理論上 細(xì)繩之間的夾角是任意的 不需要計(jì)算 可以用彈簧測(cè)力計(jì)和量角器測(cè)量力的大小和方向 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 前后兩次結(jié)點(diǎn)的位置相同 力的作用效果才相同 選項(xiàng)B正確 由于測(cè)量和作圖存在誤差 F 和F的方向不一定重合 實(shí)驗(yàn)可以證明 在誤差允許的范圍內(nèi) 平行四邊形定則總是成立的 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 在實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)分力的夾角不宜過(guò)大也不宜過(guò)小 所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤 答案 B 12345 2 如圖所示 在 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 的實(shí)驗(yàn)中 使b彈簧測(cè)力計(jì)按圖示位置開(kāi)始順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng) 若這一過(guò)程中保持O點(diǎn)位置不變和a彈簧測(cè)力計(jì)的拉伸方向不變 則b彈簧測(cè)力計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中 a b兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)變化情況是 A a增大 b減小B a減小 b增大C a減小 b先增大后減小D a減小 b先減小后增大 12345 解析 保持O點(diǎn)位置不變 說(shuō)明合力的大小和方向保持不變 保持a彈簧測(cè)力計(jì)的拉伸方向不變 說(shuō)明a彈簧測(cè)力計(jì)上的拉力方向不變 根據(jù)平行四邊形定則作出力的動(dòng)態(tài)變化示意圖 如圖所示 根據(jù)動(dòng)態(tài)變化圖示可知 a減小 b先減小后增大 選項(xiàng)D正確 答案 D 12345 3 做 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 的實(shí)驗(yàn) 在水平放置的木板上鋪一張白紙 把橡皮筋的一端固定在木板的A點(diǎn) 橡皮筋的另一端拴上兩細(xì)繩套 如圖所示 兩只彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套 互成角度拉橡皮筋使之伸長(zhǎng) 到達(dá)某一位置O時(shí)需記下 描下 再用一只彈簧測(cè)力計(jì)鉤住細(xì)繩套把橡皮筋拉長(zhǎng) 使結(jié)點(diǎn)到達(dá)位置 再記下 解析 因驗(yàn)證力的平行四邊形定則需要根據(jù)力的大小和方向作平行四邊形 所以必須記錄力的大小和方向 為保證合力和分力的效果相同 兩次必須使結(jié)點(diǎn)到達(dá)同一位置 12345 答案 兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)兩細(xì)繩的方向結(jié)點(diǎn)位置OO點(diǎn)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)和細(xì)繩的方向 12345 4 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 如圖所示 1 試在圖 a 中作出F1和F2的合力圖示 并用F表示此力 12345 2 多選 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 選填 甲 或 乙 12345 解析 1 如圖所示 2 把橡皮筋的結(jié)點(diǎn)拉至O點(diǎn)平衡時(shí) 兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力的合力與橡皮筋的拉力是一對(duì)平衡力 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 根據(jù)平行四邊形定則可知 兩分力可以大于其合力 橡皮筋的拉力與兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力的合力是一對(duì)平衡力 故選項(xiàng)A正確 兩次拉橡皮筋時(shí)將結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O 就是保證兩次拉力的作用效果相同 選項(xiàng)C正確 橡皮筋結(jié)點(diǎn)位置不變說(shuō)明合力不變 但若只改變其中一個(gè)分力的大小 根據(jù)平行四邊形定則可知 另一個(gè)分力的大小和方向必然改變 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 3 兩分力的合力的理論值應(yīng)該是以兩分力為鄰邊的平行四邊形的對(duì)角線 用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮筋的力的方向應(yīng)該與橡皮筋的形變方向一致 因此甲圖較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí) 答案 1 見(jiàn)解析 2 AC 3 甲 12345 5 在做 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 的實(shí)驗(yàn)時(shí) 1 除已有的器材 方木板 白紙 彈簧測(cè)力計(jì) 細(xì)繩套 刻度尺 圖釘和鉛筆 外 還必須有和 2 要使每次合力與分力產(chǎn)生相同的效果 必須 A 每次將橡皮筋拉到同樣的位置B 每次把橡皮筋拉直C 每次準(zhǔn)確讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)D 每次記準(zhǔn)細(xì)繩的方向 3 為了提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性 減小誤差 實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意些什么 12345 4 在 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 的實(shí)驗(yàn)中 某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示 其中A為固定橡皮筋的圖釘 O為橡皮筋與細(xì)繩結(jié)點(diǎn)的位置 圖中是力F1與F2的合力的理論值 是力F1與F2的合力的實(shí)驗(yàn)值 通過(guò)把和的大小和方向進(jìn)行比較 驗(yàn)證平行四邊形定則 12345 解析 1 缺少器材有橡皮筋 三角板 用來(lái)作平行四邊形 2 相同的效果體現(xiàn)在將橡皮筋拉到同一位置 故A對(duì) 3 實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意 選用彈性小的細(xì)繩 橡皮筋 細(xì)繩和彈簧測(cè)力計(jì)的軸應(yīng)在同一平面上 且與板面平行貼近等 4 略 答案 1 橡皮筋三角板 2 A 3 見(jiàn)解析 4 FF FF