高中物理 第二章(二)驗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、實驗目的 1．掌握彈簧測力計的正確使用方法． 2．驗證互成角度的兩個力合成時的平行四邊形定則． 二、實驗原理 用一個力F′和兩個力F1、F2分別使同一條一端固定的橡皮條伸長到某點，則它們的作用效果相同，所以一個力F′就是這兩個力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相同，則驗證了力的平行四邊形定則．,(二)驗證力的平行四邊形定則,三、實驗器材 方木板、白紙、彈簧測力計(兩只)、橡皮條、細繩套(兩個)、三角板、刻度尺、圖釘(幾個)、鉛筆． 四、實驗步驟 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，橡皮條的另一端拴上兩個細繩套． 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，使橡皮條與繩的結點伸長到某一位置O，如圖所示，記錄兩彈簧測力計的讀數(shù)， 用鉛筆描下O點的位置及此時兩細繩套的方向．,4．只用一只彈簧測力計通過細繩套把橡皮條的結點拉到同樣的位置O，記下彈簧測力計的讀數(shù)和細繩的方向． 5．改變兩彈簧測力計拉力的大小和方向，再重做兩次實驗．,五、數(shù)據(jù)處理 1．從結點O沿兩條細繩方向畫直線，按選定的標度作出這兩只彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示，并以F1和F2為鄰邊作平行四邊形，過O點畫平行四邊形的對角線，此對角線即為合力F的圖示． 2．從O點按同樣的標度沿記錄的方向作出一只彈簧測力計的拉力F′的圖示． 3．比較F與F′是否完全重合或幾乎完全重合，從而驗證平行四邊形定則． 六、誤差分析 1．讀數(shù)誤差 彈簧測力計數(shù)據(jù)在允許的情況下，盡量大一些，讀數(shù)時眼睛一定要正視，要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄．,2．作圖誤差 (1)結點O的位置和兩個彈簧測力計的方向畫得不準確，造成作圖誤差． (2)兩個分力的起始夾角α太大，如大于120°，再重復做兩次實驗，為保證結點O位置不變(即保證合力不變)，則α變化范圍不大，因而彈簧測力計示數(shù)變化不顯著，讀數(shù)誤差較大，導致作圖產(chǎn)生較大誤差． (3)作圖比例不恰當、不準確等造成作圖誤差．,七、注意事項 1．使用彈簧測力計前，要先調整指針，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(shù)相同方可使用． 2．細繩套應適當長一些，便于確定力的方向．不要直接沿細繩套的方向畫直線，應在細繩套末端用鉛筆畫一個點，去掉細繩套后，再將所標點與O點連接，即可確定力的方向． 3．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60°～100°之間為宜． 4．在同一次實驗中，橡皮條拉長時結點的位置必須相同．,5．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．,類型一 實驗原理和誤差分析 【例1】 某同學在做“互成角度的兩個力的合成”的實驗時，利用坐標紙記下了橡皮筋的結點位置O點以及兩只彈簧測力計拉力的大小，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)有關此實驗，下列敘述正確的是( ) A．兩彈簧測力計的拉力可以同時比橡皮筋的拉力大 B．橡皮筋的拉力是合力，兩彈簧測力計的拉力是分力 C．兩次拉橡皮筋時，需將橡皮筋結點拉到同一位置O，這樣做的目的是保證兩次彈簧測力計拉力的效果相同 D．若只增大某一只彈簧測力計的拉力大小而要保證橡皮筋結點位置不變，只需調整另一只彈簧測力計拉力的大小即可 (3)圖(b)所示是甲和乙兩位同學在做以上實驗時得到的結果，其中哪一個比較符合實驗事實？(力F′是用一只彈簧測力計拉時的圖示) 答：____________________________________________________,(4)在以上比較符合實驗事實的一位同學中，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，其對角線OF即為所求的合力(如圖所示)．,(2)兩只彈簧測力計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系，B錯誤；結點位置不變，合力不變，當一只彈簧測力計的拉力大小改變時，另一只彈簧測力計的拉力的大小和方向必須都改變，故D錯誤；正確的選項為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，但用一只彈簧測力計拉結點的拉力與橡皮筋拉力一定在同一直線上，故甲同學實驗得到的結果符合實驗事實． (4)①F1的方向比真實方向偏左； ②F2的大小比真實值偏小且方向比真實方向偏左； ③作圖時兩虛線沒有分別與F1線和F2線平行．(任選其二) 【答案】 (1)見解析圖 (2)AC (3)甲同學實驗得到的結果符合實驗事實 (4)見解析,類型二 實驗創(chuàng)新設計 【例2】 (2013年衡陽模擬)如圖所示，某實驗小組同學利用DIS實驗裝置研究支架上力的分解．A、B為兩個相同的雙向力傳感器，該型號傳感器在受到拉力時讀數(shù)為正，受到壓力時讀數(shù)為負．A連接質量不計的細繩，可沿固定的板做圓弧形移動．B固定不動，通過光滑鉸鏈連接長0.3 m的桿．將細繩連接在桿右端O點構成支架．保持桿在水平方向，按如下步驟操作：,①測量繩子與水平桿的夾角∠AOB＝θ ②對兩個傳感器進行調零 ③用另一根繩在O點懸掛一個鉤碼，記錄兩個傳感器的讀數(shù) ④取下鉤碼，移動傳感器A改變θ角 重復上述實驗步驟，得到表格. (1)根據(jù)表格，A傳感器對應的是表中力____________(選填“F1”或“F2”)．鉤碼質量為____________ kg(保留一位有效數(shù)字)．,(2)本實驗中多次對傳感器進行調零，對此操作說明正確的是( ) A．因為事先忘記調零 B．何時調零對實驗結果沒有影響 C．為了消除橫桿自身重力對結果的影響 D．可以完全消除實驗的誤差 【解析】 (1)A傳感器中的力均為正值，故A傳感器對應的是表中力F1，平衡時，mg＝F1·sin θ，當θ＝30°時，F(xiàn)1＝1.001 N，可求得m＝0.05 kg. (2)在掛鉤碼之前，對傳感器進行調零，目的是為了消除橫桿自身重力對結果的影響，故C正確． 【答案】 (1)F1 0.05 (2)C,