高考物理一轮复习实验增分专题3验证力的平行四边形定则学案.doc

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1、1 / 10【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习实验增分专题精选高考物理一轮复习实验增分专题 3 3验证力的平行四边形定则学案验证力的平行四边形定则学案考纲要求考情分析命题趋势研究力的平行四边形定则2017全国卷，22对本实验的考查主要侧重于基本实验步骤细节的落实、实验误差的分析、等效法的理解等，当然本实验也可以通过其他形式的设计来实现，遇到这种情况要注意创新设计的实验与基本实验的区别和联系知识梳理知识梳理夯实基础夯实基础一、实验流程二、误差分析1误差来源除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等2减小误差的方法(1)结点 O定位 O 点时要力求准确同一次实验中橡皮条拉

2、长后的 O 点必须保持不变(2)拉力用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向应尽量使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内两个分力 F1、F2 间的夹角 不要太大或太小(3)作图在同一次实验中，选定的标度要相同2 / 10严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力三、注意事项操作不忘“三” “二” “一”用两个弹簧测力计拉橡皮条时的“三记录”(记录两弹簧测力计示数、两细绳方向和结点 O 的位置)，用一个弹簧测力计拉橡皮条时的“二记录”(记录弹簧测力计示数和细绳方向)及“一注意”(结点O 的位置必须在同一位置)等四、实验改进本实验用一个弹簧测力计也可以完成实验，

3、具体操作如下：1把两条细绳中的一条细绳与弹簧测力计连接，另一条细绳用手直接抓住，然后同时拉这两条细绳，使结点至 O 点，记下两条细绳的方向和弹簧测力计的示数 F1.2放回橡皮条后，将弹簧测力计连接到另一细绳上，然后同时拉这两条细绳，使结点至 O 点，并使两条细绳位于记录下来的方向上，读出弹簧测力计的示数 F2.其他步骤与提供两个弹簧测力计相同这种操作的优点是能减小因两个弹簧测力计的不同而带来的误差，但实验过程麻烦核心考点核心考点分层突破分层突破考点 1 实验原理与操作例 1(2018江西南昌模拟)某同学用钩码和弹簧测力计做“验证力的平行四边形定则”实验(1)请将实验内容补充完整：A将一根橡皮筋

4、的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，在3 / 10另一端绑上两根系有细绳套的细线B其中一根细线挂上 5 个质量相等的钩码(每个钩码质量均为50 g)，使橡皮筋拉伸，如图甲所示，记录_钩码的个数(细线上的拉力)_、结点的位置 O 和细线方向C将图甲中钩码取下一个，并将细线用一光滑铁钉 B(可随时固定)支开，在另一细线上挂上弹簧测力计，使两细线成一定角度，拉弹簧测力计，如图乙所示，图中 、 可测定，当时，橡皮筋正好位于竖直方向且橡皮筋与细线结点的位置与步骤 B 中结点的位置 O 重合，此时弹簧测力计的示数应为_1.5_N.(当地重力加速度g10 m/s2)(2)本实验采用的科学方法是_B_.B等

5、效替代法A理想实验法D建立物理模型法C控制变量法解析 (1)由实验原理可知本实验利用等效替代法来验证“力的平行四边形定则” ，图甲中钩码的重力即合力大小，细线方向即合力方向，所以应记录钩码的个数(细线上的拉力)、结点 O 的位置和细线方向，在用钩码和弹簧测力计一起拉橡皮筋时，一定要将橡皮筋与细线结点的位置与步骤 B 中结点的位置 O 重合，此时应记录钩码个数、弹簧测力计示数及对应的细线方向，分析图乙中结点的受力情况可得水平方向有 4mgcos Fcos ，代入数据得弹簧测力计的示数应为 F3mg1.5 N.(2)由(1)知是等效替代法考点 2 实验数据处理例 2(2017全国卷)某探究小组做“

6、验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为 x 轴，纵轴为 y 轴，最小刻度表4 / 10示 1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图甲所示将橡皮筋的一端 Q 固定在 y 轴上的 B 点(位于图示部分之外)，另一端 P 位于 y 轴上的 A点时，橡皮筋处于原长(1)用一只测力计将橡皮筋的 P 端沿 y 轴从 A 点拉至坐标原点O，此时拉力 F 的大小可由弹簧测力计读出弹簧测力计的示数如图乙所示，F 的大小为_4.0_N.(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋 P 端回到 A 点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将 P 端拉至 O 点此时观察到两个拉力分别沿图甲中两条虚线所示的方向，由测力计的示数

7、读出两个拉力的大小分别为 F14.2 N 和 F25.6 N.用 5 mm 长度的线段表示 1 N 的力，以 O 为作用点，在图甲中画出力 F1、F2 的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力 F 合；F 合的大小为_4.0_N，F 合与拉力 F 的夹角的正切值为_0.05_.若 F 合与拉力 F 的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则解析 (1)弹簧测力计的分度值为 0.2 N，F 的大小为 4.0 N.(2)图见答案分别以 F1、F2 为邻边作平行四边形，并作出对角线，即得 F 合表示 F 合的线段的长度为 20.0 mm，F 合1 N4.0 N

8、F 合与拉力 F 的夹角的正切值为 tan 0.05.答案 (2)F1、F2 和 F 合如图所示考点 3 实验创新方案1将水平面内改为在竖直平面内做实验，拉橡皮筋改为悬挂重物，可避免橡皮筋弹性变化带来的误差2弹簧测力计用力传感器取代，可避免摩擦的影响，使读数更方便、精确5 / 10例 3(2018安徽合肥模拟)一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品，在家中验证力的平行四边形定则(1)如图甲，在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶，记下水壶_静止_时电子秤的示数 F.(2)如图乙，将三细线 L1、L2、L3 的一端打结，另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉 A 和水壶杯带上水平拉开细线 L

9、1，在白纸上记下结点 O 的位置、_三细线的方向_和电子秤的示数 F1.(3)如图丙，将另一颗墙钉 B 钉在与 O 同一水平位置上，并将L1 拴在其上手握电子秤沿着(2)中 L2 的方向拉开细线 L2，使_结点 O 的位置_和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数F2.(4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力 F、F1、F2 的图示，根据平行四边形定则作出 F1、F2 的合力 F的图示，若_F 和 F在误差允许的范围内重合_，则平行四边形定则得到验证解析 (1)要测量装满水的水壶的重力，则记下水壶静止时电子秤的示数 F.(2)要画出平行四边形，则需要记录分力的大小和方向，所以在白纸上记下

10、结点 O 的位置的同时也要记录三细线的方向以及电子秤的示数 F1.(3)已经记录了一个分力的大小，还要记录另一个分力的大小，则结点 O 的位置不能变化，力的方向也都不能变化，所以应使结点O 的位置和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数 F2.(4)根据平行四边形定则作出 F1、F2 的合力 F的图示，若 F和 F在误差允许的范围内重合，则平行四边形定则得到验证对应演练对应演练迁移运用迁移运用6 / 101(2017上海黄浦模拟)根据要求，完成“验证力的平行四边形定则”实验(1)如图甲所示，把白纸固定在木板上后，再把木板竖立在桌面上，用图钉把橡皮筋的一端固定在 A 点，另一端 B 连接

11、两条轻绳，跨过定滑轮后各拴一细绳套，分别挂上 3 个钩码和 4 个钩码(每个钩码重 1 N)，调整滑轮的位置，稳定后结点 B 位于 O 处，记下_O 的位置_和两条细绳的方向，取下滑轮及钩码(2)如图乙所示，取某单位长度表示 1 N，用力的图示作出两条细绳的拉力 F1 和 F2；再用一个弹簧测力计把结点 B 也拉至 O 处，记下弹簧测力计的读数 F_5.0_N，取下弹簧测力计(3)在图丙中作出 F1 和 F2 的合力 F 及拉力 F的图示(4)对比 F 和 F的大小和方向，发现它们不是完全一致的，其可能的原因是_见解析_.(填一个原因)解析 (1)本实验中应记录结点 O 的位置(2)读数为 5

12、.0 N.(3)力的图示如图所示(4)产生误差的原因有测量存在误差、作图没有画准、滑轮与绳之间的摩擦力等2(2018山西太原模拟)在“验证力的平行四边形定则”的实验中，需要将橡皮筋的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，O 为橡皮筋与细绳的结点(1)实验过程中，除记录弹簧测力计的读数和 O 点位置，还必须记录_两根细绳的方向_.在坐标纸上画出了如图所示的两分力 F1和 F2，图中小正方形边长表示 1 N，则两力的合力 F_6_N.(2)为减小实验误差，下列措施正确的是_BD_.7 / 10A两条细绳的夹角必须很大B弹簧测力计、细绳、橡皮筋都应与木板平面平行C拉橡皮筋的细绳要稍长一些，标记同

13、一条细绳的方向时两标记点要适当近一些D应尽量避免弹簧测力计与木板间的摩擦解析 (1)关于实验操作步骤：除记录弹簧测力计的读数和 O 点位置，还必须记录两根细绳的方向，作出平行四边形，然后量取对角线的长度，即得 F6 N.(2)实验中，为减小实验误差，两条细绳的夹角稍大便于作平行四边形，但不一定“必须很大” ，故选项 A 错误；弹簧测力计、细绳、橡皮筋都应与木板平面平行，故选项 B 正确；拉橡皮筋的细绳要稍长一些，标记同一条细绳的方向时两标记点要适当远一些，这样画出的拉力方向较为准确，故选项 C 错误；应尽量避免弹簧测力计与木板间的摩擦，这样测出的拉力较准确，故选项 D 正确3(2018吉林长春

14、模拟)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，并在贴于竖直木板的白纸上记录 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_3.6_N.(2)下列不必要的实验要求是_D_.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8 / 10D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

15、 的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法：_改变弹簧测力计 B 拉力的大小或方向_；_减小重物 M 的质量(或将 A 更换成较大量程的弹簧测力计)_.解析 (1)弹簧测力计的最小刻度为 0.2 N，所以 A 的读数为3.6 N.(2)根据三力平衡的特点可知，弹簧测力计 A、B 的拉力的合力与重物 M 的重力等值反向，故 A 项是必要的；弹簧测力计的零点误差影响各拉力的测量值，所以使用前需校零，B 项是必要的；只有拉线方向与木板平面平行，才能保证所研究的各力在同一平面内，C 项也是必要的；实验中只需测出两拉力的大小和方向以及重物的重力即可验证平行四边形定则，而当测力计 A 的拉力不同时，O 点

16、的位置就不同，故没必要使 O 点静止在同一位置，答案为选项 D(3)弹簧测力计 A 的指针稍稍超出量程，说明拉弹簧测力计 A 的力大了，可行的解决方法有：改变弹簧测力计 B 拉力的大小或方向；减小重物 M 的质量(或将 A 更换成较大量程的弹簧测力计)4某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则实验步骤：将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为 O1、O2，记录弹簧秤的示数 F，测量并记录O1、O2 间的距离(即橡皮筋的长度 l)每次将弹簧秤示数改变9

17、/ 100.50N，测出所对应的 l，部分数据如下表所示：F/N00.501.001.502.002.50l/cml010.9712.0213.0013.9815.05找出中 F2.50N 时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O，橡皮筋的拉力记为 FOO.在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到 O 点，将两笔尖的位置标记为 A、B，橡皮筋 OA 段的拉力记为FOA，OB 段的拉力记为 FOB完成下列作图和填空：(1)利用表中数据在图丙中画出 Fl 图线，根据图线求得l0_10.0(9.8、9.9、10.1 均正确)_cm.(2)测得 OA6.00 cm，OB7.60 cm，则 FOA 的大小为_1.80(1.701.90 均正确)_N.(3)在图丁中根据给出的标度，作出 FOA 和 FOB 的合力 F的图示(4)通过比较 F与_FOO_的大小和方向，即可得出实验结论解析 (1)由胡克定律知，橡皮筋的弹力与橡皮筋长度间的关系为 Fk(ll0)当 F0 时，ll0，所以图线与横轴的交点坐标表示橡皮筋的原长；(2)可知橡皮筋的长度 lOAOB13.60 cm，由图线可读得弹力 FOA1.80 N；(4)F为理论值，FOO为实际值答案 (1)如图甲所示 (3)如图乙所示10 / 10