實(shí)驗(yàn)三 驗(yàn)證力的平行四邊形定則,誤差分析 1誤差來源 除彈簧測(cè)力計(jì)本身的誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差等。 2減小誤差的方法 (1)結(jié)點(diǎn)O 定位O點(diǎn)時(shí)要力求準(zhǔn)確。 同一次實(shí)驗(yàn)中橡皮條拉長(zhǎng)后的O點(diǎn)必須保持不變。,(2)拉力 用彈簧秤測(cè)拉力時(shí)要使拉力沿彈簧秤軸線方向。 應(yīng)盡量使橡皮條、彈簧秤和細(xì)繩套位于與紙面平行的同一平面內(nèi)。 兩個(gè)分力F1、F2間的夾角不要太大或太小。 (3)作圖 在同一次實(shí)驗(yàn)中，選定的比例要相同。 嚴(yán)格按力的圖示要求和幾何作圖法作出平行四邊形，求出合力。,注意事項(xiàng) 操作不忘“三”“二”“一” 用兩個(gè)彈簧秤拉橡皮條時(shí)的“三記錄”(記錄兩彈簧秤示數(shù)、兩細(xì)繩方向和結(jié)點(diǎn)O的位置)，用一個(gè)彈簧秤拉橡皮條時(shí)的“二記錄”(記錄彈簧秤示數(shù)和細(xì)繩方向)及“一注意”(結(jié)點(diǎn)O的位置必須在同一位置)等。,熱點(diǎn)一 實(shí)驗(yàn)過程、數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 【例1】 (2014江蘇卷，11)小明通過 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則。 (1)實(shí)驗(yàn)記錄紙如圖1所示，O點(diǎn)為 橡皮筋被拉伸后伸長(zhǎng)到的位置，兩 彈簧測(cè)力計(jì)共同作用時(shí)，拉力F1和 F2的方向分別過P1和P2點(diǎn)；一個(gè)彈 簧測(cè)力計(jì)拉橡皮筋時(shí)，拉力F3的方向過P3點(diǎn)。三個(gè)力的大小分別為：F13.30 N、F23.85 N和F34.25 N。請(qǐng)根據(jù)圖中給出的標(biāo)度作圖求出F1和F2的合力。,圖1,(2)仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)，小明懷疑實(shí)驗(yàn)中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。他用彈簧測(cè)力計(jì)先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長(zhǎng)度，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不相同，于是進(jìn)一步探究了拉伸過程對(duì)橡皮筋彈性的影響。 實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，將一張白紙固定在豎直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O點(diǎn)，下端N掛一重物。用與白紙平行的水平力緩慢地移動(dòng)N，在白紙上記錄下N的軌跡。重復(fù)上述過程，再次記錄下N的軌跡。,圖2 圖3,兩次實(shí)驗(yàn)記錄的軌跡如圖3所示。過O點(diǎn)作一條直線與軌跡交于a、b兩點(diǎn)，則實(shí)驗(yàn)中橡皮筋分別被拉伸到a和b時(shí)所受拉力Fa、Fb的大小關(guān)系為_。 (3)根據(jù)(2)中的實(shí)驗(yàn)，可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有哪些？_。(填寫選項(xiàng)前的字母) A橡皮筋的長(zhǎng)度與受到的拉力成正比 B兩次受到的拉力相同時(shí)，橡皮筋第2次的長(zhǎng)度較長(zhǎng) C兩次被拉伸到相同長(zhǎng)度時(shí)，橡皮筋第2次受到的拉力較大 D兩次受到的拉力相同時(shí)，拉力越大，橡皮筋兩次的長(zhǎng)度之差越大 (4)根據(jù)小明的上述實(shí)驗(yàn)探究，請(qǐng)對(duì)驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)提出兩點(diǎn)注意事項(xiàng)。,(4)從能在記錄紙上完成實(shí)驗(yàn)的角度考慮有：橡皮筋不易過長(zhǎng)，O點(diǎn)位置應(yīng)靠近木板邊緣，所選標(biāo)度不能過小或過大等；從能測(cè)出拉力及減小相對(duì)誤差角度考慮有：拉力不宜過大或過小，兩力之間夾角不宜過大或過小等；從能保證兩次測(cè)量中力的作用效果相同的角度來考慮有：選用新的、彈性好的橡皮筋或換用彈性好的輕彈簧等。 答案 (1)見下圖，F(xiàn)合4.64.9都算對(duì),(2)FaFb (3)BD (4)橡皮筋拉伸不宜過長(zhǎng)；選用新橡皮筋。(或：拉力不宜過大；選用彈性好的橡皮筋；換用彈性好的輕彈簧。),【變式訓(xùn)練】 1小明同學(xué)在學(xué)完力的合成與分解后，想在家里做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則。他從學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室里借來兩只彈簧測(cè)力計(jì)，按如下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。,圖4,A在墻上貼一張白紙用來記錄彈簧彈力的大小和方向 B在一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的下端懸掛一裝滿水的水杯，記下靜止時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F C將一根大約30 cm長(zhǎng)的細(xì)線從可懸掛水杯的環(huán)中穿過，再將細(xì)線兩端拴在兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤上。在靠近白紙?zhí)幱檬謱?duì)稱地拉開細(xì)線，使兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)相等，在白紙上記下細(xì)線的方向和彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)，如圖4甲所示 D在白紙上按一定標(biāo)度作出兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的彈力的圖示，如圖乙所示，根據(jù)力的平行四邊形定則可求出這兩個(gè)力的合力F (1)在步驟C中，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為_N。 (2)在步驟D中，合力F_N。 (3)若_，就可以驗(yàn)證力的平行四邊形定則。,解析 (1)因?yàn)閺椈蓽y(cè)力計(jì)最小刻度為0.1 N， 所以需要估讀到下一位，故讀數(shù)為3.00 N； (2)如圖所示，通過作平行四邊形，找到對(duì) 角線，用刻度尺量取其長(zhǎng)度，跟所取的標(biāo)度 比較得出結(jié)果，約為5.2 N；(3)根據(jù)水杯受 力平衡知，若F近似在豎直方向，且數(shù)值與F近似相等，則可驗(yàn)證力的平行四邊形定則的正確性。 答案 (1)3.00 (2)5.2 (3)F近似在豎直方向，且數(shù)值與F近似相等,熱點(diǎn)二 拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) 探究高考創(chuàng)新命題視角 以本實(shí)驗(yàn)為背景，通過改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目，不脫離教材而又不拘泥教材，體現(xiàn)拓展性、開放性、探究性等特點(diǎn)。 視角1 考查對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解、實(shí)驗(yàn)方法的遷移,【例2】 (2014石家莊二模)某同學(xué)找到一條遵循胡克定律的橡皮筋來驗(yàn)證力的平行四邊形定則，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：,圖5,將橡皮筋的兩端分別與兩條細(xì)線相連，測(cè)出橡皮筋的原長(zhǎng)； 將橡皮筋一端用細(xì)線固定在豎直板上的M點(diǎn)，在橡皮筋的中點(diǎn)O再用細(xì)線系一重物，重物自然下垂，如圖5甲所示； 將橡皮筋另一端用細(xì)線固定在豎直板上的N點(diǎn)，如圖乙所示。 為完成實(shí)驗(yàn)，下述操作中必需的是_(填正確答案標(biāo)號(hào))。 A橡皮筋兩端連接的細(xì)線長(zhǎng)度必須相同 B要測(cè)量圖甲中橡皮筋Oa和圖乙中橡皮筋Oa、Ob的長(zhǎng)度,CM、N兩點(diǎn)必須在同一高度處 D要記錄圖甲中O點(diǎn)的位置及過O點(diǎn)的豎直方向 E要記錄圖乙中結(jié)點(diǎn)O的位置、過結(jié)點(diǎn)O的豎直方向及橡皮筋Oa、Ob的方向,解析 由于橡皮筋的彈力大小與形變量成正比，故可以用橡皮筋的形變量等效替代彈力大小來作平行四邊形進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，與連接橡皮筋的細(xì)線長(zhǎng)度無關(guān)，故本題需要測(cè)量橡皮筋的原長(zhǎng)以及被重物拉伸后的長(zhǎng)度，A選項(xiàng)錯(cuò)誤，B選項(xiàng)正確；題圖甲、乙中重物最終受力平衡，驗(yàn)證的依據(jù)為共點(diǎn)力的平衡，物體的平衡與否與M、N兩點(diǎn)是否在同一高度無關(guān)，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；題圖甲中的O點(diǎn)位置并不需要記錄，受力平衡時(shí)橡皮筋的拉力一定在豎直方向，需要記錄的是橡皮筋被拉伸后的長(zhǎng)度及橡皮筋的原長(zhǎng)，D選項(xiàng)錯(cuò) 誤；對(duì)題圖乙需要作出MO與NO的合力大小和方向與實(shí)際合力進(jìn)行對(duì)比，故需要記錄過結(jié)點(diǎn)O的豎直方向及橡皮筋Oa、Ob的方向，E選項(xiàng)正確。 答案 BE,【變式訓(xùn)練】 2.有同學(xué)利用如圖6所示的裝置來驗(yàn)證力的 平行四邊形定則：在豎直木板上鋪有白 紙，固定兩個(gè)光滑的滑輪A和B，將繩子 打一個(gè)結(jié)點(diǎn)O，每個(gè)鉤碼的重量相等， 當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，根據(jù)鉤碼個(gè)數(shù)讀出 三根繩子的拉力F1、F2和F3，回答下列問題：,圖6,(1)改變鉤碼個(gè)數(shù)，實(shí)驗(yàn)?zāi)芡瓿傻氖莀(填正確答案標(biāo)號(hào))。 A鉤碼的個(gè)數(shù)N1N22，N34 B鉤碼的個(gè)數(shù)N1N33，N24 C鉤碼的個(gè)數(shù)N1N2N34 D鉤碼的個(gè)數(shù)N13，N24，N35 (2)在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個(gè)步驟是_(填正確答案標(biāo)號(hào))。 A標(biāo)記結(jié)點(diǎn)O的位置，并記錄OA、OB、OC三段繩子的方向 B量出OA、OB、OC三段繩子的長(zhǎng)度 C用量角器量出三段繩子之間的夾角 D用天平測(cè)出鉤碼的質(zhì)量,(3)在作圖時(shí)，你認(rèn)為圖7中_是正確的。(填“甲”或“乙”),圖7,解析 (1)實(shí)驗(yàn)中的分力與合力的關(guān)系必須滿足： |F1F2|F3F1F2，因此B、C、D選項(xiàng)是可以的。 (3)實(shí)驗(yàn)中F3是豎直向下的。 答案 (1)BCD (2)A (3)甲,