實驗三驗證平行四邊形定則.ppt

實驗三 驗證力的平行四邊形定則,1.驗證互成角度的兩個共點力合成時的平行四邊形定則. 2.培養(yǎng)應用作圖法處理實驗數據和得出結論的能力.,等效思想：使一個力F的作用效果和兩個力F1和F2的作用效果相同，就是使同一條一端固定的橡皮條伸長到同一點O，即伸長量相同，所以F為F1和F2的合力，作出力F的圖示，再根據平行四邊形定則作出力F1和F2的合力F的圖示，比較F、F在實驗誤差允許的范圍內是否大小相等、方向相同.,方木板、白紙、彈簧測力計(兩個)、橡皮條、細繩套(兩個)、三角板、刻度尺、圖釘、鉛筆.,1.用圖釘把白紙釘在方木板上. 2.把方木板平放在桌面上，用圖釘把橡皮條的一端固定在A點，如圖所示，橡皮條的另一端拴上兩個繩套.,3.用兩只彈簧測力計分別鉤住細繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長到某一位置O.用鉛筆描下O點的位置和兩條細繩套的方向，并記錄彈簧測力計的讀數.注意在使用彈簧測力計的時候，要使它的彈簧與木板平面平行. 4.用鉛筆和刻度尺從力的作用點(位置O)沿著兩繩套的方向畫直線，按選定的標度作這兩只彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示，以F1和F2為鄰邊利用刻度尺和三角板作平行四邊形，過O點畫平行四邊形的對角線，即為合力F的圖示.,5.只用一個彈簧測力計，通過細繩把橡皮條的結點拉到同一位置O.讀出彈簧測力計的示數，記下細繩的方向，按同一標度作出這個力F的圖示. 6.比較力F與用平行四邊形定則求得的合力F的大小和方向，在實驗誤差允許的范圍內看它們是否相等. 7.改變兩個分力的大小和夾角，再做兩次實驗.,1.彈簧測力計本身不夠準確造成系統(tǒng)誤差. 2.彈簧測力計讀數和作圖不準造成偶然誤差.,1.使用彈簧測力計前，要先觀察指針是否指在零刻度處，若指針不在零刻度處，要設法調整指針，使之指在零刻度處.再將兩個彈簧測力計的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉，如果兩個示數相同方可使用. 2.實驗中的兩個細繩套不要太短. 3.在同一次實驗中，使橡皮條拉長時結點的位置一定要相同. 4.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60100之間為宜.,5.在用力拉彈簧測力計時，拉力應沿彈簧測力計的軸線方向.彈簧測力計中彈簧軸線、橡皮條、細繩套應該位于與紙面平行的同一平面內.要防止彈簧測力計卡殼，防止彈簧測力計或橡皮條與紙面有摩擦. 6.在同一實驗中，畫力的圖示選定的標度要相同，并且要恰當選定標度，使力的圖示稍大一些.,本實驗在實際操作中，發(fā)現(xiàn)很難做到彈簧測力計的拉力方向在水平面上，致使作圖法獲得的合力F與用一個彈簧測力計拉結點在同一位置O時的力F誤差較大，為防止這種情況的出現(xiàn)，可以在豎直面內進行該實驗，這樣就較容易控制彈簧測力計的拉力在同一平面內.當然也可以用專門的驗證力的平行四邊形定則的實驗儀器進行實驗.,要點例析,實驗原理和實驗過程 【例證1】(2012福州模擬)做“驗證力的平行四邊形定則”的 實驗，在水平放置的木板上鋪一張白紙，把橡皮條的一端固定 在木板的A點，橡皮條的另一端拴上兩細繩套，如圖所示，兩個 彈簧測力計分別鉤住細繩套，互成角度拉橡皮條使之伸長，到 達某一位置O時需記下_、_，描 下_，再用一個彈簧測力計鉤住細繩 套把橡皮條拉長，使結點到達位置_， 再記下_.,【規(guī)范解答】因驗證力的平行四邊形定則需根據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，兩次必須使結點到達同一位置.故需記下兩彈簧測力計的讀數和兩細繩的方向，描下結點位置O，再使用一個彈簧測力計把橡皮條拉長.使結點到達位置O，再記下彈簧測力計的讀數和細繩的方向. 答案：兩彈簧測力計的讀數 兩細繩的方向 結點位置O O點 彈簧測力計的讀數和細繩的方向,實驗數據處理 【例證2】(2012?？谀M)將橡皮筋的一端固定在A點，另一端拴上兩根細繩，每根細繩分別連著一個量程為5 N、最小刻度為0.1 N的彈簧測力計，沿著兩個不同的方向拉彈簧測力計，當橡皮筋的活動端拉到O點時，兩根細繩相互垂直，如圖所示這時彈簧測力計的讀數可從圖中讀出,(1)由圖可讀得兩個相互垂直的拉力的大小分別為_N和_N. (2)在如圖所示的方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個力及它們的合力,【規(guī)范解答】(1)彈簧測力計的最小刻度為0.1 N，讀數時應估讀一位，所以讀數分別為2.50 N和4.00 N. (2)取一個小方格的邊長表示0.50 N，作出兩個力及它們的合力如圖所示. 答案：(1)2.50 4.00 (2)見規(guī)范解答,1.(2012南平模擬)在做“驗證力的平行四 邊形定則”實驗中，若由于F1的誤差使F1與F2 的合力F方向略向左偏，如圖所示，但F大于等 于F，引起這一結果的原因可能是F1的大小 比真實值偏_，F(xiàn)1的方向使它與F2的夾角 比真實值偏_.,【解析】作平行四邊形合成圖,如圖所示，F(xiàn)1的真實值為F10.合力的真實值為F，F(xiàn)1為測量值，由圖可知，F(xiàn)1的大小比真實值偏大，F(xiàn)1的方向使它與F2的方向夾角比真實值偏大，大于0. 答案：大 大,2.(2012大連模擬)如圖所示是甲、乙兩位同學在“探究力的平行四邊形定則”的實驗中所得到的實驗結果，若用F表示兩個分力F1、F2的合力，用F表示F1和F2的等效力，則可以判斷_(選填“甲”或“乙”)同學的實驗結果是符合事實的,【解析】由題設可知，F(xiàn)為F1和F2的合力，通過平行四邊形定則所得，而F是F1和F2的等效力，即用一只彈簧測力計拉橡皮條時的拉力，顯然F的方向應在細繩的方向上，因甲同學F的方向與細繩在同一直線上，故甲同學的實驗是符合事實的本題解答的焦點在F的方向的確定上兩位同學的實驗結果都有誤差，這是正常的，但乙同學很明顯在F的方向的確定上違背了實驗的要求，作圖是錯誤的 答案：甲,3.(2012南通模擬)某同學在家中嘗試驗 證平行四邊形定則，他找到三條相同的橡 皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及 刻度尺、三角板、鉛筆、細繩、白紙、釘 子，設計了如下實驗：將兩條橡皮筋的一 端分別掛在墻上的兩個釘子A、B上，另一 端與第三條橡皮筋連接，結點為O，將第三條橡皮筋的另一端通過細繩掛一重物.,(1)為完成實驗，下述操作中必需的是_. a.測量細繩的長度 b.測量橡皮筋的原長 c.測量懸掛重物后橡皮筋的長度 d.記錄懸掛重物后結點O的位置 (2)釘子位置固定，欲利用現(xiàn)有器材，改變條件再次驗證，可采用的方法是_.,【解析】(1)必須測量橡皮筋的原長和懸掛重物后橡皮筋的長度，這樣才能確定橡皮筋的伸長量，確定各力的大小，還需記錄懸掛重物后結點O的位置，同時記下三條橡皮筋所在的方向，以便確定各拉力的方向，根據平行四邊形定則作出合力的圖示.因此，必需的操作是b、c、d. (2)改變條件再次驗證可采用更換不同的小重物的方法. 答案：(1)b、c、d (2)更換不同的小重物,5.(2012梅州模擬)共點的兩個力的合成實驗中， (1)目的是驗證兩個共點力合成時遵循_法則.實驗時已提供的器材有：方木板、白紙、橡皮條、細繩套(兩個)、三角板、刻度尺、圖釘(多個),還缺少的必要的器材是_.,(2)在互成角度二力合成的實驗中某學生有如下操作步驟，試按合理的順序將步驟序號填在下面的線上_. A.只用一個彈簧測力計，通過細繩套把橡皮條結點拉到O點，記下彈簧測力計讀數F和細繩方向. B.把橡皮條一端固定在木板上，在橡皮條另一端拴上兩根細繩套(此端交點稱為結點). C.用兩個彈簧測力計通過兩個互成角度的細繩套拉橡皮條,使之伸長到一定長度,在白紙上記下結點位置O,同時記下兩個彈簧測力計讀數F1、F2和兩根細繩方向.,D.把白紙釘在木板上. E.改變F1、F2的大小和方向，重做兩次實驗. F.用同一比例圖示F1、F2和F，作圖求出F1和F2合力F，比較F和F得出實驗結論.,【解析】共點的兩個力的合成實驗中，目的是驗證兩個共點力合成時遵循平行四邊形法則. 實驗中需要利用彈簧測力計測量拉力的大小，故缺少的必要的器材是彈簧測力計.根據實驗原理可知合理的實驗步驟為DBCAFE. 答案：(1)平行四邊形 彈簧測力計(兩個) (2)DBCAFE,6.(2012武漢模擬)在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中： (1)部分實驗步驟如下，請完成有關內容： A.將一根橡皮筋的一端固定在貼有白紙的豎直平整木板上，另一端綁上兩根細線 B.在其中一根細線上掛上5個質量相等的鉤碼，使橡皮筋拉伸，如圖甲所示，記錄：_、_、 _.,C.將步驟B中的鉤碼取下，分別在兩根細線上掛上4個和3個質量 相等的鉤碼，用兩光滑硬棒B、C使兩細線互成角度，如圖乙所 示，小心調整B、C的位置，使_，記錄_ (2)如果力的平行四邊形定則得到驗證，那么圖乙中 =_.,【解析】(1)驗證力的平行四邊形定則時，用一根細線拉橡皮筋的力和用兩根細線拉橡皮筋的力效果相同，故兩次拉橡皮筋必須使橡皮筋伸長到同一位置，