1、第8讲实验、探究:力的平行四边形定则考情 剖析(注:考纲要求及变化中代表了解和认识,代表理解和应用;命题难度中的A代表容易,B代表中等,C代表难)考查内容考纲要求及变化考查年份考查形式考查详情考试层级命题难度实验、探究:力的平行四边形定则11年实验以验证力的平行四边形定则的实验为背景,考查弹簧测力计读数、实验要求及解决问题的方法次重点B小结及预测力的平行四边形定则(实验、探究)以实验题形式进行考查,侧重考查弹簧测力计读数、实验要求及解决问题的方法等,预计14年有可能考查到,建议复习时要熟悉弹簧测力计的读数、实验步骤和注意事项等. 知识 整合一、实验目的探究力的平行四边形定则二、实验原理如果两个
2、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_(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_定则作出两共点力F1和F2的合力F的图示,应与F的图示等大同向三、实验器材方木板一块;白纸;_;橡皮筋;细绳套(两个);三角板;刻度尺;图钉若干;细芯铅笔一、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
3、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,此对角线即为合力下的图示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的拉力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,重复实验两次二、误差分析本实验误差的主要来源除弹簧测力计本身的误差外,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
4、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,所以实验中不宜过大或过小,以60120为宜实验注意事项(1)不要直接以橡皮条端点为结点,可拴一短细绳连两细绳套,以三绳交点为结点,应使结点小些,以便准确地记录结点O的位置(2)在同一次实验中,使橡皮条拉长时结点O的位置一定要相同(3)不要用老化的橡皮条,检查方法是用一个弹簧拉橡皮条,要反复做几次,使橡皮条拉到相同的长度,看弹簧读数有无变化(4)细绳套应适当长一些,便于确定力的方向不要直接沿细绳套的方向画直线,应在细绳套末端用铅笔画一个点,取掉细绳套后,再将所标点与O点连接确定力的方向(5)在同一次实验中,画力的图示所选定
5、的标度要相同,并且要恰当选取标度,使所作力的图示稍大一些【典型例题】 某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉。O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳图乙是在白纸上根据实验结果画出的图(1)如果没有操作失误,图乙中的F与F两力中,方向一定沿AO方向的是_(2)本实验采用的科学方法是_甲乙 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(3)实验时,主要步骤是: A在桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上; B用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端拴上两条细绳,细绳的另一端系着绳套; C用两个弹簧测力
6、计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点达到某一位置O,记录下O点的位置,读出两个弹簧测力计的示数; D按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F; E只用一只弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧测力计的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力F的图示; F比较F和F的大小和方向,看它们是否相同,得出结论上述步骤中:有重要遗漏的步骤的序号是_和_;遗漏的内容分别是_和_温馨提示掌握本实验的实验原理及步骤记录空间【变式训练】某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线
7、挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点,手持另一端向左拉,使结点O静止在某位置分别读出弹簧测力计A和B的示数,并紧贴于竖直木板记录O点的位置和拉线的方向(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N,图中A的示数为_N.(2)下列不必要的实验要求是_(请填写选项前对应的字母) A应测量重物M所受的重力 B弹簧测力计应在使用前校零 C拉线方向应与木板平面平行 D改变拉力,进行多次实验,每次都要使O点静止在同一位置(3)某次实验中,该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程,请您提出两个解决办法 随堂 演练1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
8、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2.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的大小及图中角作以下的哪些变化是可能的()第2题图 A增大F1的同时增大角 B增大F1的同时保持角不变 C增大F1的同时减小角 D减小F1的同时减小角3. (1)做“验证力的平行四边形定则”的实验,在水平放置的
9、木板上铺一张白纸,把橡皮条的一端固定在木板的A点,橡皮条的另一端拴上两细绳套,如图所示,两个弹簧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_,再用一个弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条拉长,使结点到达位置_,再记下_(2)在做“验证力的平行四边形定则”实验中,若由于F1的误差使F1与F2的合力F方向略向左偏,如图所示,但F大于等于F,引起这一结果的原因可能是F1 的大小比真实值偏_,F1的方向使它与F2的夹角比真实值偏_第3题图第8讲实验、探究:力的平行四边形定则知识整合基础自测二、相同平行四边形三、弹簧秤(两只)重点阐述【典型例题】 某同学做“验证力的平行四
10、边形定则”的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳图乙是在白纸上根据实验结果画出的图(1)如果没有操作失误,图乙中的F与F两力中,方向一定沿AO方向的是_(2)本实验采用的科学方法是_甲乙 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(3)实验时,主要步骤是: A在桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上; B用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端拴上两条细绳,细绳的另一端系着绳套; C用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点达到某一位置O,记录下O点的位置,读出两个
11、弹簧测力计的示数; D按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F; E只用一只弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧测力计的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力F的图示; F比较F和F的大小和方向,看它们是否相同,得出结论上述步骤中:有重要遗漏的步骤的序号是_和_;遗漏的内容分别是_和_【答案】(1)F(2)B(3)CE(2)C中应加上“记下两条细绳的方向”E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”【解析】 (1)由一个弹簧测力计计拉橡皮条至O点的拉力一定沿AO方向;而根据平行四边形定则作出的合力,由于误差的存在,不一定沿
12、AO方向,故一定沿AO方向的是F.(2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同,它们的作用效果可以等效替代,故B正确(3)根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作规程可知有重要遗漏的步骤的序号是C、 E.在C中未记下两条细绳的方向,E中未说明是否把橡皮条的结点拉到了同一位置O.变式训练(1)3.6(2)D(3)改变弹簧测力计B拉力的大小;减小重物M的质量;(或将A更换成量程较大的弹簧测力计、改变弹簧测力计B拉力的方向等)【解析】只要验证FF(Mg)2,即只要求OB与OM垂直,并不要求变压器每次都要使O点静止在同一位置随堂演练1.ACD【解析】 若两个分力的夹角太大,如大于120,再重做两次实验
13、,为保证结点O位置不变,则夹角的变化范围不大,因而测力计示数变化不显著,读数误差大,B错误;ACD三项均正确2.ABC第2题图【解析】以结点O为研究对象,结点O受OP的拉力F、F1、F2三个力的作用而处于平衡,由于OP的拉力F不变,因此F1、F2的合力始终不变且恒为F,作出F2沿顺时针方向转动某一小角度的矢量三角形,如图所示,由该图可得出ABC均正确3.(1)两弹簧测力计的读数 两细绳的方向 结点位置O点O点,弹簧测力计的读数和细绳的方向(2)大大【解析】(1)根据实验原理和实验目的可知,该实验目的是“验证力的平行四边形定则”,因此需要知道两个分力的大小和方向,由此可以做平行四边形,从而求出合力的理论值,该实验采用的是“等效替换”,因此需要记录一个弹簧拉橡皮筋时的弹力的大小和方向(2)根据题意作平行四边形合成图如图所示第3题图F1的真实值为F10,合力的真实值为F,F1为测量值,由图可知,F1的大小比真实值偏大,F1的方向使它与F2的方向夹角比真实值偏大,大于0.