验证力的平行四边形定则高三物理复习教案

2024-10-23

验证力的平行四边形定则高三物理复习教案

1.验证力的平行四边形定则高三物理复习教案篇一

§2.4实验《验证力的平行四边形定则》

【目标引领】

理解实验原理即分力与合力的等效性，掌握操作步骤、方法或与弹簧秤读数结合。

【学习内容】

1.实验目的：验证力的平行四边形定则

2.实验原理：如果两个互成角度的共点力F1、F2作用于橡皮筋的结点上，与只用一个力F/作用于橡皮筋的结点上，所产生的效果相同（橡皮筋在相同方向上伸长相同的长度），那么，F/就是F1和F2的合力。根据平行四边形定则作出两共点力F1和F2的合力F的图示，应与F/的图示等大同向。

3.实验器材：方木板一块；白纸；弹簧秤(两只)；橡皮筋；细绳套(两个)；三角板；刻度尺；图钉（1、2个)，细芯铅笔.4.实验步骤

①用图钉把白纸钉在放于水平桌面的方木板上。

②用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套。

③用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置O，如图标记，记录两弹簧秤的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两条细绳套的方向。

④用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧秤的读数F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示。

⑤只用一只弹簧秤钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧秤的读数F/和细绳的方向，用刻度尺从O点按选定的标度沿记录的方向作出这只弹簧秤拉力F/的图示。⑥比较一下，力F/与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向。

⑦改变两个力F1与F2的大小和夹角，重复实验两次。

5.注意事项

①在O处的结点应小一些，细绳套应长一些。

②在仪器许可的条件下，应使拉力尽可能大一些，以减小读数误差。

③画力的图示时，要选取合适的标度，尽量将图示画的大一些。

④在同一次实验中，橡皮条结点O的位置不能变动，且弹簧秤与木板平面平行。

6．误差分析：本实验误差的主要来源除弹簧秤本身的误差外，还有读数误差、作图误差，因此读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录，两力的对边要平行，两个分力F1和F2间的夹角越大，用平行四边形作图得到的合力F的误差△F也越大，所以实验中不要把θ取得太大。

【例1】在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固

定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套（如图）。

实验中需要两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条。某同学认

为在此过程中必须注意以下几项：

A两根细绳必须等长。B.橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上。C.在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行。其中正确的是：（填入相应的字母）

【例2】在做“验证力的平行四边形定则”实验时，⑴除已有的器材(方木板、白纸、弹簧秤、细绳套、刻度尺、图钉和铅笔)外，还必须有和

.⑵要使每次合力与分力产生相同的效果，必须（）

A．每次将橡皮条拉到同样的位置B．每次把橡皮条拉直

C．每次准确读出弹簧秤的示数D．每次记准细绳的方向

⑶为了提高实验的准确性，减小误差，实验中应注意什么?

⑷在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学的实验结果如图所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳结点的位置。图中是力F1与F2的合力的理论值；是力F1与F2的合力的实验值，.通过把和进行比较，验证平行四边形定则。

【例3】下面措施中，哪些是有利于减小误差，提高实验精度的（）

A．橡皮条弹性要好，拉力要适当大些

B．两个分力F1、F2间的夹角要尽量大些

C．拉橡皮条时，橡皮条细绳和弹簧秤应贴近木板

D．拉橡皮条的细绳要细且长，描出细绳拉力方向时，要在细绳正下方，稍远的距离上描出二点或者三个点

【例4】如图所示在“验证力的平行四边形定则”实验中，橡皮筋一端固定于P点，另一端连接两个弹簧秤，分别用力F1与F2拉两个弹簧秤，使这端拉至O点，若要这端始终位于O点，但使力F2大小不变地沿顺时针转过某一小角度，相应地使F1的大小及图中β角作以下的哪些变化是可能的（）

A.增大F1的同时增大β角

B.增大F1的同时保持β角不变

C.增大F1的同时减小β角

D.减小F1的同时减小β角

【例5】在做“验证力的平行四边形定则”实验时，有位同学用的实验器材和规定的略有不同，他只用一个弹簧秤，他的实验结果和其他同学一样，较好地验证了“力的平行四边形定则”.请你写出他的主要实验步骤。

【提示】对这类开发性题目，必须对实验原理掌握特别熟练，同时能参照实验仪器较全时实验的步骤进行解答。

⑴先用弹簧秤把橡皮筋拉长使结点到达点O，记下结点O的位置及拉力F的方向与大小。⑵用一手拉一细绳，用弹簧秤拉另一细绳，仍使结点到达O，记下此时拉力方向及弹簧秤的示数F1。

⑶使手与弹簧秤互换，再次将结点拉到O点，并使两细绳仍沿⑵中记下的方向，再记下此时弹簧秤的示数F2。

⑷作出F1与F2的合力F与F′比较.【巩固训练】

1．下列关于本实验的说法中，正确的是（）

A．拉橡皮条的细绳套细一些且长一些，实验效果较好

B．F和F′的夹角尽量大些好

C．拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近且平行于木板

D．橡皮条弹性要好，拉到结点O时，拉力要适当大些

2．在“互成角度的两个共点力的合成”的实验中，橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点，以下操作正确的是（）

A．同一次实验过程中，O点的位置允许变动

B．实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度

C．在实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤的大小和方向，把橡皮条的另一端拉到O点

D．实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两个弹簧秤之间夹角应取90°，以便于算出合力大小

3．本实验中所说的合力与两分力具有相同的效果，是指下列说法中的（）

A．弹簧秤的弹簧被拉长

B．固定橡皮条的图钉受拉力产生形变

C．细绳套受拉力产生形变

D．使橡皮条在某一方向上伸长某一长度

4．做验证力的平行四边形定则的实验，是在水平放置的木板上铺一张白纸，把橡皮条的一端固定在板的A点，橡皮条的另一端拴上两细绳套，如图所示，两个测力计分别钩住细绳套，互成角度拉橡皮条使之伸长，到达某一位置O

时需记下、，描下，再用一个测力计钩住细

绳套把橡皮条拉长，使结点达位置，再记下

和.5．将下述实验步骤按正确顺序排列应是⑴在白纸上按比例做出两个力F1和F2的图示，根据平行四边形法则作图求出合力F.⑵只用一只测力计，通过细绳把橡皮条的结点拉到同样的位置.⑶记下两测力计读数，描出两测力计的方向.⑷在水平放置的木板上，垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在板上P点，用两条细绳连接在橡皮条的另一端，通过细绳同时用两个测力计互成角度地拉橡皮条，使橡皮条与细绳的连接点到达某一位置、并记下此位置.⑸记下测力计的读数F和细绳方向，按同一比例做出这个力的图示.比较这个实测合力和按平行四边形法则求出的合力F′，看它们的大小和方向是否相同.⑹改变两测力计拉力的大小和方向，重做两次实验，从实验得出结论.6．在“验证力的平行四边形定则”的实验中，两弹簧秤拉力的图示在图

中作出，图中方格每边的长度表示1 N，O是橡皮筋的一个端点.用两个

直角三角板按照作图法作出合力F的图示。(在作F2的平行线时，请你在图上用虚线画出固定三角板Ⅰ的位置，移动三角板Ⅱ的位置，并用箭头标示出Ⅱ的移动方向).得到的合力的大小为N.7．在“互成角度的两个共点力的合成”实验中，其中的三个实验步骤：

⑴在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在木板上，另一端拴两根细线，通过细线同时用两个测力计互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点到达某一位置O点，在白纸上记下O点和两测力计的读数F1和F2。

⑵在纸上根据F1和F2的大小，应用平行四边形定则作图求出合力F。

⑶只用一只测力计通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与两测力计拉时相同，记下此时测力计的读数F/和细绳的方向。

以上三个步骤中均有错误或疏漏，请指出：

⑴中是.⑵中是.⑶中是

.8．在两个共点力合成的实验中，用A，B两个弹簧秤拉橡皮条的结点，使其位于O处，如图所示，此时α+β=900，现在保持A读数不变化，减小α角，要使结点仍在O处，可采用的办法是（）

A．增大B的读数，同时减小β角

B．增大B的读数，同时增大β角

C．减小B的读数，同时减小β角

D．减小B的读数，同时增大β角