2022年高一物理 驗證力的平行四邊形定則學(xué)案

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1、2022年高一物理 驗證力的平行四邊形定則學(xué)案 一、實驗?zāi)康? 1.驗證互成角度的兩個共點力合成時平行四邊形定則. 2.培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用作圖法處理實驗數(shù)據(jù)和得出結(jié)論的能力. 二、實驗原理 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，都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(jù)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(nèi)是否大小相等、方向相同. 三、實驗器材 方木板、白紙、彈簧測力計(兩

2、個)、橡皮條、細(xì)繩套(兩個)、三角板、刻度尺、圖釘、鉛筆. 四、實驗步驟 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(xì)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(xì)繩套的方向，并記錄彈簧測力計的讀數(shù).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)沿著兩條繩套的方向畫直線，按選定的標(biāo)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

3、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(xì)繩把橡皮條的結(jié)點拉到同樣位置O.讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)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(nèi)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. 五：誤差分析 （1）用兩個彈簧測力計拉橡皮條時，橡皮條、細(xì)繩和彈簧測力計不在同一平面內(nèi)，這樣兩個彈簧測力計的水平拉力的實際分力比由作圖法得到的合力要小，造成實驗誤差. （2）結(jié)點O的位置和兩個彈簧測力計的方向畫得不準(zhǔn)確，造成作圖誤

4、差. （3）兩個分力的起始夾角α太大，如大于120°，再重復(fù)做兩次實驗，為保證結(jié)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. （4）作圖比例不恰當(dāng)、不準(zhǔn)確等造成作圖誤差. 六、注意事項 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(shè)法調(diào)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.實驗中的兩個細(xì)繩套不要太短. 3.在同一次實驗中，使橡皮條拉長時結(jié)點的位置一定要相同. 4.在用力拉彈簧測力計時，拉力應(yīng)沿彈簧測力計的軸線方

5、向.彈簧測力計中彈簧軸線、橡皮條、細(xì)繩套應(yīng)該位于與紙面平行的同一平面內(nèi).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. 5.在同一實驗中，畫力的圖示選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選定標(biāo)度，使力的圖示稍大一些. 【例1】某同學(xué)做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點，OB和OC為細(xì)繩．圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖． (1)如果沒有操作失誤，圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AO方向的是___________. (2)本實驗采用的科學(xué)方法是___________. A.理想實驗法 B.等效替代法

6、 C.控制變量法 D.建立物理模型法 【例2】【例證2】將橡皮筋的一端固定在A點，另一端拴上兩根細(xì)繩，每根細(xì)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(dāng)橡皮筋的活動端拉到O點時，兩根細(xì)繩相互垂直，如圖所示．這時彈簧測力計的讀數(shù)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． 【當(dāng)堂檢測】 1.在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中，需要將橡皮條的一 端固定在水平木板上，另

7、一端系上兩根細(xì)繩，細(xì)繩的另一端都有繩套(如圖所示)．實驗中需用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，并互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點到達(dá)某一位置O. (1) 某同學(xué)在做該實驗時認(rèn)為： A.拉橡皮條的繩細(xì)一些且長一些，實驗效果較好 B.拉橡皮條時，彈簧測力計、橡皮條、細(xì)繩應(yīng)貼近木板且與木板平面平行 C.橡皮條彈性要好，拉結(jié)點到達(dá)某一位置O時，拉力要適當(dāng)大些 D.拉力F1和F2的夾角越大越好 其中正確的是__________(填入相應(yīng)的字母)． (2)若兩個彈簧測力計的讀數(shù)均為4 N，且兩彈簧測力計拉力的方向相互垂直，則__________(選填“能”或“不能”)用一個量程為5 N的

8、彈簧測力計測量出它們的合力，理由是___________ ______. 2.如圖所示是甲、乙兩位同學(xué)在“探究力的平行四邊形定則”的實驗中所得到的實驗結(jié)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(xué)的實驗結(jié)果是符合事實的． 3.某同學(xué)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(xì)繩、白紙、釘子，設(shè)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(jié)點為O，將第三條橡皮筋的另一端通過細(xì)繩掛一重物. (

9、1)為完成實驗，下述操作中必需的是_________. a.測量細(xì)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(jié)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 ______ . 4.學(xué)用如圖所示的實驗裝置來驗證“力的平行四邊形定則”，彈簧測力計A掛于固定點P，下端用細(xì)線掛一重物M.彈簧測力計B的一端用細(xì)線系于O點，手持另一端向左拉，使結(jié)點O靜止在某位置.分別讀出彈簧測力計A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點的位置和拉線的方向. (1)本實驗用的彈

10、簧測力計示數(shù)的單位為N，圖中A的示數(shù)為______N. (2)下列不必要的實驗要求是______.(請?zhí)顚戇x項前對應(yīng)的字母) A.應(yīng)測量重物M所受的重力 B.彈簧測力計應(yīng)在使用前校零 5．“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(guān)內(nèi)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(xì)線． B．在其中一根細(xì)線掛上5個質(zhì)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(xì)線上掛上4個和3個質(zhì)量相等的鉤碼，用兩光滑硬棒B、C使兩細(xì)線互成角度，如圖乙所示，小心調(diào)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＝________.