(江苏专版)2019高考物理一轮复习 第二章 相互作用 实验二 力的平行四边形定则课件

3.实验数据处理 1作图时要选好标度。 2合力 F 合的大小要根据所选标度和对角线的长度计算 得出。
(5)在以上实验结果比较符合实验事实的一位同学的实验 中，造成误差的主要原因是：(至少写出两种情况)
答：__①__F_C_读__数__比 ___真__实__值__偏__小__；__②__确__定__力__的__方__向__不__准__确__、_ _作__图__不__精__确____。
(1)若弹簧秤 a、b 间夹角为 90°，弹簧秤 a 的读数是______N(图 乙中所示)，则弹簧秤 b 的读数可能为________N。 (2)若弹簧秤 a、b 间夹角大于 90°，保持弹簧秤 a 与弹簧 OC 的夹角不变，减小弹簧秤 b 与弹簧 OC 的夹角，则弹簧秤 a 的读数________、弹簧秤 b 的读数________(填“变大”“变 小”或“不变”)。 解析：(1)根据胡克定律，弹簧 OC 伸长 1.00 cm 时弹簧的弹力 Fc＝kΔx＝500×1.00×10－2 N＝5.00 N；由题图可知弹簧秤 a 的读数 Fa＝3.00 N，根据勾股定理，Fa2＋Fb2＝Fc2，解得 Fb ＝4.00 N。
[答案] 如图(b)所示
2.弹簧测力计的读数方法 1注意弹簧测力计的最小格为 0.1 N。 2弹簧测力计读数要符合有效数字要求，小数点后保 留两位有效数字。
(3)由画出的图示得到 F 合＝_3_._4_(_±_0_.2__内__均__可__)_ N。 (4)某次实验中甲、乙两位同学得到的 结果如图所示，其中_甲___同学的实验结果 比较符合实验事实(力 F′是用一只弹簧 测力计拉橡皮条时拉力的图示)。
(3)弹簧测力计的指示如题图乙所示，由图读出弹簧测力计的 最小分度是 0.1 N，读数时估计到 0.01 N。由图可知拉力的大 小为 4.00 N。 (4)在实验中细线是否伸缩对实验结果没有影响，故换成橡皮 筋可以同样完成实验，故实验结果不变。 答案：(1)两个弹簧测力计的读数 两个细绳套的方向 橡皮 条结点的位置 把橡皮条的结点拉到同一位置 O (2)AC (3)4.00 (4)不变
(1)用一只测力计将橡皮筋的 P 端沿 y 轴从 A 点拉至坐标原点 O，此时拉力 F 的大小可由测力计读出。测力计的示数如图(b) 所示，F 的大小为________ N。 (2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋 P 端回到 A 点；现使用两个测力 计同时拉橡皮筋，再次将 P 端拉至 O 点。此时观察到两个拉 力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出 两个拉力的大小分别为 F1＝4.2 N 和 F2＝5.6 N。 (ⅰ)用 5 mm 长度的线段表示 1 N 的力，以 O 为作用点，在图 (a)中画出力 F1、F2 的图示，然后按平行四边形定则画出它们 的合力 F 合； (ⅱ)F 合的大小为________ N，F 合与拉力 F 的夹角的正切值为 ________。 若 F 合与拉力 F 的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范 围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。
解析：③用铅笔描出绳上的几个点，用刻度尺把这些点连 成直线(画拉力的方向)，目的是得到同两分力产生相同效 果的这个力的方向。 ⑥F 与 F3 作比较，即比较用平行四边形作出的合力和产 生相同效果的实际的力是否一致，即可验证力的平行四边 形定则的正确性。 答案：③沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点，用 刻度尺把这些点连成直线 ⑥F 与 F3
[集训冲关] 1．(1)某实验小组在《互成角度的两个共点力的合成》实验中，
做好实验准备后，先用两个弹簧测力计把橡皮条的结点拉 到某一位置 O，此时他们需要记录的是________________、 _________________和_______________，接着用一个弹簧 测力计拉橡皮条，要特别注意的是____________________。 (2)下列实验操作中正确的是________。 A．在测量同一组数据 F1、F2 和合力 F 的过程中，橡皮条
(1)如果没有操作失误，图乙中的 F 与 F′两力中，方向
一定沿 AO 方向的是__F_′__。
(2)本实验采用的科学方法是__B___。
A．理想实验法
பைடு நூலகம்
B．等效替代法
C．控制变量法
D．建立物理模型法
1.实验原理的理解 1用一个弹簧测力计拉橡皮条时，拉力 F′的方向一定沿 AO 方向。 2因存在误差读数误差、作图误差等，由平行四边形定则作 出的合力不一定沿 AO 方向。 3本实验中一个弹簧测力计的作用效果与两个弹簧测力计的 共同作用效果相同，具有等效替代关系。
解析：(1)由测力计的读数规则可知，读数为 4.0 N。(2)(ⅰ)利 用平行四边形定则作图，如图所示。
(ⅱ)由图可知 F 合＝4.0 N，从 F 合的顶点向 x 轴和 y 轴分别作垂线， 顶点的横坐标对应长度为 1 mm，顶点的纵坐标长度为 20 mm， 则可得出 F 合与拉力 F 的夹角的正切值为 tan α＝FF合＝0.05。 答案：(1)4.0 (2)(ⅰ)图见解析 (ⅱ)4.0 0.05
(3)实验时，主要的步骤是： A．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木 板上； B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的 A 点，在橡皮条的另一端拴上两条 细绳，细绳的另一端系着绳套； C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长， 结点到达某一位置 O。记录下 O 点的位置，读出两个弹簧测力计的示数； D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力 F1 和 F2 的图 示，并用平行四边形定则求出合力 F； E．只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计 的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力 F′的图示； F．比较 F′和 F 的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。
突破点(三) 实验的改进与创新
[例 3] (2015·山东高考)某同学通过下述实验验证力的平行四边 形定则。
实验步骤： ①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使 其轴线沿竖直方向。 ②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤 的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹 簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为 O1、O2，记录 弹簧秤的示数 F，测量并记录 O1、O2 间的距离(即橡皮筋的长度 l)。 每次将弹簧秤示数改变 0.50 N，测出所对应的 l，部分数据如下表所示：
4.实验误差分析 1理论值不一定沿橡皮条方向，但单个弹簧测力计的拉力 F′一定沿橡皮条方向。 2读数不准确和作图不精确都可能使 F 与 F′不完全重合。
[集训冲关] 3．(2016·浙江高考)某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”
的实验中，测得图中弹簧 OC 的劲度系数为 500 N/m。如 图甲所示，用弹簧 OC 和弹簧秤 a、b 做“探究求合力的方 法”实验，在保持弹簧伸长 1.00 cm 不变的条件下：
上述步骤中：①有重要遗漏的步骤的序号是_C___和__E___；
②遗漏的内容分别是_记__下__两__条__细__绳__的__方__向_和_把__橡_皮__条__的__结__点__拉_到__同__一__位__置__O__。
2.实验操作步骤 1两次拉橡皮条时结点 O 完全重合，以保证力 F1、F2 的合力与 F′的作 用效果相同。 2实验过程中要同时记录弹簧测力计的示数及拉力方向。
解析：(1)该实验目的是为了得出平行四边形，需要知道两分力 的大小和方向，故应记下两个弹簧测力计的读数及两个细绳套的 方向，同时为了能准确的得出合力的大小，应让两次拉伸的效果 相同，应记下橡皮条结点的位置以保证下次能拉至同一位置，得 出相同的效果；应特别注意应将橡皮条的结点拉到同一位置，以 保证一个力拉与两个力拉时的效果相同。 (2)在测量同一组数据 F1、F2 和合力 F 的过程中，橡皮条结点 O 的位置不能变化，故 A 错误；弹簧测力计拉细线时，拉力方向 不一定竖直向下，故 B 错误；F1、F2 和合力 F 的大小都不能超 过弹簧测力计的量程，故 C 正确；本实验只要使两次效果相同 就行，两个弹簧测力计拉力的方向没有限制，故 D 错误。
结点 O 的位置不能变化 B．弹簧测力计拉细线时，拉力方向必须竖直向下 C．F1、F2 和合力 F 的大小都不能超过弹簧测力计的量程 D．为减小测量误差，F1、F2 方向间夹角应为 90°
(3)弹簧测力计的指示如图乙所示，由图可知拉力的大小为 ________N。 (4)在实验中，如果只将细绳换成橡皮筋，其他步骤没有改变， 那么实验结果是否会发生变化？答：________。(选填“变” 或“不变”)
(2)改变弹簧秤 b 与 OC 的夹角时，由于保持弹簧伸长 1.00 cm 不 变，因而 Fa 与 Fb 的合力 F 保持不变，根据平行四边形定则， Fa、Fb 合成的平行四边形如图所示(▱OAC′B)，当弹簧秤 b 与 OC 的夹角变小时，其力的合成的平行四边形为▱OA′C′B′， 由图可知 a、b 两弹簧秤的示数都将变大。
答案：(1)3.00(3.00～3.02) 4.00(3.90～4.10) (2)变大 变大
4．(2017·全国卷Ⅲ)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实 验，将画有坐标轴(横轴为 x 轴，纵轴为 y 轴，最小刻度表示 1 mm) 的纸贴在水平桌面上，如图(a)所示。将橡皮筋的一端 Q 固定在 y 轴上的 B 点(位于图示部分之外)，另一端 P 位于 y 轴上的 A 点时，橡皮筋处于原长。
实验二 力的平行四边形定则
一、实验目的 1．验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则。 2．学会用作图法处理实验数据和得出实验结论。
二、实验器材 _方__木__板_、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、
三角板、刻度尺、图钉(几个)、铅笔。
突破点(一) 实验原理与操作
[例 1] 某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情 况如图甲所示，其中 A 为固定橡皮条的图钉，O 为橡皮条与 细绳的结点，OB 和 OC 为细绳。图乙是在白纸上根据实验结 果画出的图。