2019届二轮复习实验三、验证力的平行四边形定则课件（36张）（全国通用） 36页

实验三、验证力的平行四边形定则 正确使用弹簧测力计 (1) 将两只弹簧测力计调零后水平互钩对拉过程中，读数相同，可选；若不同，应另换或调校，直至相同为止 . (2) 使用时，读数应尽量大些，但不能超出范围 . (3) 被测力的方向应与轴线方向一致 . (4) 读数时应正对、平视刻度 . 名师点睛 3. 误差分析 (1) 误差来源：除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等 . (2) 减小误差的办法： ① 实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度盘，要按有效数字位数要求和弹簧测力计的精度正确读数和记录 . ② 作图时使用刻度尺，并借助于三角板，使表示两力的对边一定要平行 . 实验拓展创新的两种方法 以本实验为背景，以实验中操作的注意事项、误差来源设置条件，或通过改变实验条件、实验仪器设置题目 . 1. 对实验原理的理解、实验方法的迁移 拓展创新 2. 实验器材的改进 【 例 题 1】 　 (2017· 全国卷 Ⅲ ·22) 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 2(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 . (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. 【 解析 】 　 由题图 (b) 可知， F 的大小为 4.0 N 4.0 答案 解析 (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 F 1 ＝ 4.2 N 和 F 2 ＝ 5.6 N. ① 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 F 1 、 F 2 的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力 F 合 ； 【 解析 】 　 画出力 F 1 、 F 2 的图示，如图所示 【 答案 】 　 见解析图 答案 解析 ② 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 】 　 用刻度尺量出 F 合 的线段长约为 20 mm ，所以 F 合 大小为 4.0 N ， F 合 与拉力 F 的夹角的正切值为 tan α ＝ 0.05. 答案 解析 4.0 0.05 【 例题 4】 某小组为了验证力的平行四边形定则，设计了如图 8 甲所示的实验：在一个半圆形刻度盘上安装两个可以沿盘边缘移动的拉力传感器 A 、 B ， 两传感器的挂钩分别系着轻绳 ， 轻绳的另一端系在一起 ， 形成结点 O ，并使结点 O 位于半圆形刻度盘的圆心 . 在 O 点挂上重 G ＝ 2.00 N 的钩码，记录两传感器 A 、 B 的示数 F 1 、 F 2 及轻绳与竖直方向的夹角 θ 1 、 θ 2 ，用力的图示法即可验证力的平行四边形定则 . (1) 当 F 1 ＝ 1.00 N 、 F 2 ＝ 1.50 N ， θ 1 ＝ 45° 、 θ 2 ＝ 30° 时，请在图乙中用力的图示法作图，画出两绳拉力的合力 F ，并求出合力 F ＝ _______________N. ( 结果保留三位有效数字 ) 【 解析 】 　 先画出力的标度，根据题中所给的数据，利用平行四边形定则画出力的图示并求合力 F ＝ 2.01 N. 【 答案 】 　 如图所示 2.01(1.97 ～ 2.05) (2) 该组同学在实验中，将传感器 A 固定在某位置后 ， 再将传感器 B 从竖直位置的 P 点缓慢顺时针旋转 ， 得到了一系列 B 传感器的示数 F 2 和对应的角度 θ 2 ， 作出了如图丙所示的 F 2 － θ 2 图象 ， 由图丙可知 A 传感器所处位置的角度 θ 1 ＝ ___. 【 例题 5】 小明通过实验验证力的平行四边形定则 . (1) 实验记录纸如图所示， O 点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用时，拉力 F 1 和 F 2 的方向分别过 P 1 和 P 2 点；一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力 F 3 的方向过 P 3 点 . 三个力的大小分别为： F 1 ＝ 3.30 N 、 F 2 ＝ 3.85 N 和 F 3 ＝ 4.25 N. 请根据图中给出的标度作图求出 F 1 和 F 2 的合力 . 【 答案 】 　 见解析图 ( F 合 ＝ 4.6 ～ 4.9 N 都算对 ) 【 解析 】 　 作出的图示如图所示 . 答案 解析 (2) 仔细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果 . 他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度，发现读数不相同，于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响 . 实验装置如图 11 所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于 O 点，下端 N 挂一重物 . 用与白纸平行的水平力缓慢地移动 N ，在白纸上记录下 N 的轨迹 . 重复上述过程，再次记录下 N 的轨迹 . 两次实验记录的轨迹如图 12 所示 . 过 O 点作 一条直线与轨迹交于 a 、 b 两点，则实验中 橡皮筋分别被拉伸到 a 和 b 时所受拉力 F a 、 F b 的大小关系为 ________. F a ＝ F b 图 11 　　　 　　图 12 答案 解析 【 解析 】 　 重物受力情况如图所示，由于重力不变，两次实验时，橡皮筋拉力 F T 的方向相同，故水平拉力 F 大小相等，即 F a ＝ F b . (3) 根据 (2) 中的实验，可以得出的实验结果 ____.( 填写选项前的字母 ) A. 橡皮筋的长度与受到的拉力成正比 B. 两次受到的拉力相同时，橡皮筋第 2 次的长度较长 C. 两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第 2 次受到的拉力较大 D. 两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大 √ 【 解析 】 　 根据题图可知，选项 B 、 D 正确，选项 A 、 C 错误 . 答案 解析 √ (4) 根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项 . 【 答案 】 　 橡皮筋拉伸不宜过长；选用新橡皮筋 .( 或：拉力不宜过大；选用弹性好的橡皮筋；换用弹性好的弹簧 .) 答案 解析 【 解析 】 　 橡皮筋拉伸不宜过长，选用新橡皮筋等可减小误差 .