【物理】2019届一轮复习人教版 验证力的平行四边形定则 学案 5页

第二章 力与物体的平衡 1、高考着重考查的知识点有：力的合成与分解、弹力、摩擦力概念及其在各种形态下的表现形 式．对受力分析的考查涵盖了高中物理的所有考试热点问题．此外，基础概念与实际联系也是 当前高考命题的一个趋势． 2、会用平行四边形定则、三角形定则进行力的合成与分解；会用正交分解法进行力的合成与分 解 3、考试命题特点：这部分知识单独考查一个知识点的试题非常少，大多数情况都是同时涉及到 几个知识点，而且都是牛顿运动定律、功和能、电磁学的内容结合起来考查，考查时注重物理 思维与物理能力的考核. 1.知道什么是等效替代法. 2.能用作图法验证互成角度的两个力合成时遵守平行四边形定则． 基本实验要求 1．实验原理 互成角度的两个力 F1、F2 与另外一个力 F′产生相同的效果，看 F1、F2 用平行四边形定则求出的 合力 F 与 F′在实验误差允许范围内是否相等． 2．实验器材 木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺． 3．实验步骤 (1)用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上． (2)用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某 一位置 O.如实验原理图所示． (3)用铅笔描下结点 O 的位置和两个细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数，利用刻度尺和三 角板根据平行四边形定则求出合力 F. (4)只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置 O，记下弹簧测力 计的读数 F′和细绳的方向． (5)比较 F′与用平行四边形定则求得的合力 F，看它们在实验误差允许的范围内是否相等． 规律方法总结 1．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． 2．注意事项 (1)位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同． (2)角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜 太大，以 60° 100°之间为宜． (3)在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些．细绳套应适当长一些，便于确 定力的方向． (4)统一标度：在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的 图示稍大一些． 3．误差分析 (1)误差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，要按有效数字和弹簧测力计的精度正 确读数和记录． ②作图时用刻度尺借助于三角板，使表示两力的对边一定要平行. ★典型案例★某实验小组用一只弹簧秤和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则，设计了 如图所示的实验装置，固定在竖直木板上的量角器的直边水平，橡皮筋的一端固定于量角器的 圆心 O 的正上方 A 处，另一端系绳套 1 和绳套 2。主要实验步骤如下： ⅰ．弹簧秤挂在绳套 1 上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达 O 处，记下弹簧秤的示数 F； ⅱ．弹簧秤挂在绳套 1 上，手拉着绳套 2，缓慢拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达 O 处，此时绳 套 1 沿 0o 方向，绳套 2 沿 120o 方向，记下弹簧秤的示数 F1； ⅲ．根据力的平行四边形定则计算绳套 1 的拉力  1F = ① ； ⅳ．比较 ② ，即可初步验证； ⅴ．只改变绳套 2 的方向，重复上述实验步骤。 回答下列问题： （1）完成实验步骤：① ； ② ； （2）将绳套 1 由 0o 方向缓慢转动到 60o 方向，同时绳套 2 由 120o 方向缓慢转动到 180o 方向， 此过程中保持橡皮筋的结点在 O 处不动，保持绳套 1 和绳套 2 的夹角 120o 不变。关于绳套 1 的拉力大小的变化，下列结论正确的是 （填选项前的序号） A．逐渐增大 B．先增大后减小 C．逐渐减小 D．先减小后增大 【答案】① 3 F ②F1 和  1F （2）A 【解析】 ★针对练习 1★在“验证力的平行四边形定则”的实验中． （1）下列说法中正确的是 ． A．测量同一组数据 F1、F2 和合力 F 的过程中，橡皮条与细线结点 O 的位置可以变化 B．测量不同组数据 F1、F2 和合力 F 的过程中，橡皮条与细线结点 O 的位置可以变化 C．实验时，沿弹簧测力计外壳画两条射线作为两个分力 F1、F2 的方向 D．读两个弹簧测力计的示数时，应正视弹簧测力计，不应侧视或斜视 （2）在坐标纸中已画出某次实验中两弹簧测力计拉力的图示，已知方格每边长度表示 2.0N， 由图得出合力 F 的大小为 N． 【答案】（1）BD；（2）16.1N 【名师点睛】掌握实验原理，从多个角度来理解和分析实验，提高分析解决问题的能力， 同时同学们要在实际实验操作去理解实验目的和实验步骤，这样才能对实验有深刻的理解. ★针对练习 2★“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中 A 为固定橡皮筋的 图钉，O 为橡皮筋与细绳结点，OB 和 OC 为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。 （1）本实验采用的科学方法是 A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．建立物理模型法 （2）某同学用两个弹簧秤将结点拉至某位置，此时该同学记录下了结点 O 的位置及两弹簧秤 对应的读数，他还应该记录下 。 （3）图乙中的 F 是利用平行四边定则作出的两个弹簧秤拉力的合力的图示，F'为用一个弹簧秤 将结点拉至同一点时所用拉力的图示，这两个力中，方向一定沿 AO 方向的是 。 【答案】（1）B；（2）两弹簧秤拉力的方向；（3）F' 【解析】 【名师点睛】本实验采用的是“等效替代”的方法，即一个合力与几个分力共同作用的效果相 同，可以互相替代，明确“理论值”和“实验值”的区别．明确实验原理，了解实验误差的存 在，知道该实验中“理论值”和“实验值”的区别。本实验是要验证平行四边形定则，注意在 理解实验的原理基础上，掌握实验的方法和数据的处理方法以及需要注意的事项，尤其是理解 本实验的“等效”思想．