2019版高考物理必考實驗精細(xì)精講 實驗三 驗證力的平行四邊形定則學(xué)案.doc
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2019版高考物理必考實驗精細(xì)精講 實驗三 驗證力的平行四邊形定則學(xué)案目錄課前預(yù)習(xí)基礎(chǔ)落實課堂互動考點突破【實驗?zāi)康摹?驗證互成角度的兩個共點力合成時的平行四邊形定則。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?!緦嶒炘怼?1)等效法:一個力F的作用效果和兩個力F1、F2的作用效果都是讓同一條一端固定的橡皮條伸長到同一點,所以一個力F就是這兩個力F1和F2的合力,作出力F的圖示,如圖實1所示。(2)平行四邊形法:根據(jù)平行四邊形定則作出力F1和F2的合力F的圖示。(3)驗證:比較F和F的大小和方向是否相同,若在誤差允許的范圍內(nèi)相同,則驗證了力的平行四邊形定則?!緦嶒炂鞑摹糠侥景逡粔K、白紙、彈簧測力計(兩只)、橡皮條、細(xì)繩套(兩個)、三角板、刻度尺、圖釘(幾個)、細(xì)芯鉛筆?!緦嶒炦^程】1在水平桌面上平放一塊方木板,在方木板上鋪一張白紙,用圖釘把白紙固定在方木板上。2用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點,在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩,細(xì)繩的另一端系上細(xì)繩套。3用兩個彈簧測力計分別鉤住細(xì)繩套,互成角度地拉橡皮條,將結(jié)點拉到某一位置O,如圖實2所示。4用鉛筆描下O點的位置和兩條細(xì)繩的方向,讀出并記錄兩個彈簧測力計的示數(shù)。5用鉛筆和刻度尺在白紙上從O點沿兩條細(xì)繩的方向畫直線,按一定的標(biāo)度作出兩個力F1和F2的圖示,并以F1和F2為鄰邊用刻度尺和三角板作平行四邊形,過O點的平行四邊形的對角線即為合力F。6只用一個彈簧測力計,通過細(xì)繩把橡皮條的結(jié)點拉到同樣的位置O,讀出并記錄彈簧測力計的示數(shù),記下細(xì)繩的方向,按同一標(biāo)度用刻度尺從O點作出這個力F的圖示。7比較F與用平行四邊形定則求出的合力 F的大小和方向,看它們在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否相等。8改變F1和F2的大小和方向,再做兩次實驗。【注意事項】1同一實驗中的兩只彈簧測力計的選取方法是:將兩只彈簧測力計調(diào)零后互鉤對拉,若兩只彈簧測力計在對拉過程中,讀數(shù)相同,則可選;若讀數(shù)不同,應(yīng)另換,直至相同為止。2在同一次實驗中,使橡皮條拉長時,結(jié)點O的位置一定要相同。3用兩只彈簧測力計鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時,夾角不宜太大也不宜太小,在60100之間為宜。4讀數(shù)時應(yīng)注意使彈簧測力計與木板平行,并使細(xì)繩套與彈簧測力計的軸線在同一條直線上,避免彈簧測力計的外殼與彈簧測力計的限位卡之間有摩擦。5細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些,便于確定力的方向。不要直接沿細(xì)繩套的方向畫直線,應(yīng)在細(xì)繩套末端用鉛筆畫一個點,去掉細(xì)繩套后,再將所標(biāo)點與O點連接,即可確定力的方向。6在同一次實驗中,畫力的圖示所選定的標(biāo)度要相同,并且要恰當(dāng)選取標(biāo)度,使所作力的圖示稍大一些?!菊`差分析】1誤差來源:除彈簧測力計本身的誤差外,還有讀數(shù)誤差、作圖誤差等。2減小誤差的辦法:(1)實驗過程中讀數(shù)時眼睛一定要正視彈簧測力計的刻度,要按有效數(shù)字和彈簧測力計的精度正確讀數(shù)和記錄。(2)作圖時用刻度尺借助于三角板,使表示兩力的對邊一定要平行。課堂互動考點突破考點一實驗的原理與操作例1某同學(xué)做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗情況如圖實3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。圖實3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C控制變量法 D建立物理模型法 (3)實驗時,主要的步驟是:A在桌上放一塊方木板,在方木板上鋪一張白紙,用圖釘把白紙釘在方木板上;B用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點,在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩,細(xì)繩的另一端系著繩套;C用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套,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。記錄下O點的位置,讀出兩個彈簧測力計的示數(shù);D按選好的標(biāo)度,用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示,并用平行四邊形定則求出合力F;E只用一只彈簧測力計,通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長,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;F比較F和F的大小和方向,看它們是否相同,得出結(jié)論。上述步驟中:有重要遺漏的步驟的序號是_和_;遺漏的內(nèi)容分別是_和_。解析(1)由一個彈簧測力計拉橡皮條至O點的拉力一定沿AO方向;而根據(jù)平行四邊形定則作出的合力,由于誤差的存在,不一定沿AO方向,故一定沿AO方向的是F。(2)一個力的作用效果與兩個力的作用效果相同,它們的作用效果可以等效替代,故B正確。 (3)根據(jù)“驗證力的平行四邊形定則”實驗的操作規(guī)程可知,有重要遺漏的步驟的序號是C、E。在C中未記下兩條細(xì)繩的方向,E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點拉到同一位置O。答案(1)F(2)B(3)CEC中應(yīng)加上“記下兩條細(xì)繩的方向”E中應(yīng)說明“把橡皮條的結(jié)點拉到同一位置O”點評兩次的效果相同是指兩次橡皮條拉伸的方向和伸長量均相同,即需拉到同一位置O。用一個彈簧測力計拉時,拉力的方向一定沿橡皮條的拉伸方向。針對訓(xùn)練:1 (安徽理綜)在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中,某同學(xué)用圖釘把白紙固定在水平放置的木板上,將橡皮條的一端固定在板上一點,兩個細(xì)繩套系在橡皮條的另一端。用兩個彈簧測力計分別拉住兩個細(xì)繩套,互成角度地施加拉力,使橡皮條伸長,結(jié)點到達(dá)紙面上某一位置,如圖實4所示。請將以下的實驗操作和處理補(bǔ)充完整: (1)用鉛筆描下結(jié)點位置,記為O;(2)記錄兩個彈簧測力計的示數(shù)F1和F2,沿每條細(xì)繩(套)的方向用鉛筆分別描出幾個點,用刻度尺把相應(yīng)的點連成線;(3)只用一個彈簧測力計,通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點仍拉到位置O,記錄測力計的示數(shù)F3,_;(4)按照力的圖示要求,作出拉力F1、F2、F3;(5)根據(jù)力的平行四邊形定則作出F1和F2的合力F;(6)比較_的一致程度,若有較大差異,對其原因進(jìn)行分析,并作出相應(yīng)的改進(jìn)后再次進(jìn)行實驗。解析(3)沿此時細(xì)繩(套)的方向用鉛筆描出幾個點,用刻度尺把這些點連成直線。(6)為了驗證力的平行四邊形定則,需比較合力F與拉力F3的一致程度。答案(3)見解析(6)F和F3考點二實驗數(shù)據(jù)的處理例2 (山東理綜)某同學(xué)通過下述實驗驗證力的平行四邊形定則。實驗步驟:將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上,使其軸線沿豎直方向。如圖實5所示,將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上,另一端用圓珠筆尖豎直向下拉,直到彈簧秤示數(shù)為某一設(shè)定值時,將橡皮筋兩端的位置標(biāo)記為O1、O2,記錄彈簧秤的示數(shù)F,測量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長度l)。每次將彈簧秤示數(shù)改變0.50 N,測出所對應(yīng)的l,部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示:找出中F2.50 N時橡皮筋兩端的位置,重新標(biāo)記為O、O,橡皮筋的拉力記為FOO。在秤鉤上涂抹少許潤滑油,將橡皮筋搭在秤鉤上,如圖實6所示。用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時拉橡皮筋的兩端,使秤鉤的下端達(dá)到O點,將兩筆尖的位置標(biāo)記為A、B,橡皮筋OA段的拉力記為FOA,OB段的拉力記為FOB。完成下列作圖和填空:(1)利用表中數(shù)據(jù)在圖實7中畫出Fl圖線,根據(jù)圖線求得l0_cm。 (2)測得OA6.00 cm,OB7.60 cm,則FOA的大小為_N。(3)根據(jù)給出的標(biāo)度,在圖實8中作出FOA和FOB的合力F的圖示。 (4)通過比較F與_的大小和方向,即可得出實驗結(jié)論。解析(1)根據(jù)表格數(shù)據(jù),作出Fl圖線見下圖,圖線的截距即表示橡皮筋原長,因此l010.0 cm。(2)橡皮筋總長lOAOB13.60 cm,根據(jù)Fl圖線,可讀出彈簧長度l13.60 cm時橡皮筋的拉力為1.80 N。(3)根據(jù)平行四邊形定則作圖,對角線表示合力F。見下圖。(4)若F與FOO在誤差范圍內(nèi)大小相等、方向相同,就表明力的平行四邊形定則是正確的。答案(1)作圖見解析10.0(9.8,9.9,10.1均正確) (2)1.80(1.701.90均正確)(3)作圖見解析(4)FOO針對訓(xùn)練:2“探究求合力的方法”的實驗裝置如圖實9甲所示。(1)某次實驗中,彈簧測力計的指針位置如圖實9甲所示。其中,細(xì)繩CO對O點的拉力大小為_N;(2)請將圖甲中細(xì)繩CO和BO對O點兩拉力的合力F合畫在圖乙上,由圖求出合力的大小F合_N(保留兩位有效數(shù)字);(3)某同學(xué)對彈簧測力計中彈簧的勁度系數(shù)是多少很感興趣,于是,他將刻度尺與彈簧測力計平行放置,如圖丙所示,利用讀得的數(shù)據(jù),他得出了彈簧的勁度系數(shù),那么,該彈簧的勁度系數(shù)k_N/m(保留兩位有效數(shù)字)。解析(1)由圖甲可讀出CO對O點的拉力大小為2.60 N。(2)在圖乙上的畫圖如圖所示,結(jié)合作圖可求知合力大小為5.1 N。(3)由圖丙可知,彈簧測力計零刻度線對應(yīng)5.0 mm,2. 60 N對應(yīng)48.0 mm,由胡克定律,F(xiàn)kx,解得kF/x60 N/m。答案(1)2.60(2)圖見解析5.1(3)60考點三創(chuàng)新實驗設(shè)計(實驗器材創(chuàng)新)例3(衡陽模擬)如圖實10所示,某實驗小組同學(xué)利用DIS實驗裝置研究支架上力的分解。A、B為兩個相同的雙向力傳感器,該型號傳感器在受到拉力時讀數(shù)為正,受到壓力時讀數(shù)為負(fù)。A連接質(zhì)量不計的細(xì)繩,可沿固定的板做圓弧形移動。B固定不動,通過光滑鉸鏈連接長0.3 m的桿。將細(xì)繩連接在桿右端O點構(gòu)成支架。保持桿在水平方向,按如下步驟操作: 測量繩子與水平桿的夾角AOB對兩個傳感器進(jìn)行調(diào)零用另一根繩在O點懸掛一個鉤碼,記錄兩個傳感器的讀數(shù)取下鉤碼,移動傳感器A改變角重復(fù)上述實驗步驟,得到表格。(1)根據(jù)表格數(shù)據(jù),A傳感器對應(yīng)的是表中力_(選填“F1”或“F2”)。鉤碼質(zhì)量為_kg(保留一位有效數(shù)字)。(2)本實驗中多次對傳感器進(jìn)行調(diào)零,對此操作說明正確的是( )A因為事先忘記調(diào)零B何時調(diào)零對實驗結(jié)果沒有影響C為了消除橫桿自身重力對結(jié)果的影響D可以完全消除實驗的誤差解析(1)A傳感器中的力均為正值,故A傳感器對應(yīng)的是表中力F1,平衡時,mgF1sin ,當(dāng)30時,F(xiàn)11.001 N,可求得m0.05 kg。(2)在掛鉤碼之前,對傳感器進(jìn)行調(diào)零,目的是為了消除橫桿自身重力對結(jié)果的影響,故C正確。答案(1)F10.05(2)C針對訓(xùn)練:3某同學(xué)嘗試用橡皮筋等器材驗證力的平行四邊形定則,他找到兩條相同的橡皮筋(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與細(xì)繩連接,結(jié)點為O,細(xì)繩下掛一重物,兩橡皮筋的另一端也都連有細(xì)繩。實驗時,先將一條橡皮筋的另一端的細(xì)繩固定在墻上的釘子A上,另一條橡皮筋任其下垂,如圖實11甲所示;再將另一條橡皮筋的另一端的細(xì)繩固定在墻上的釘子B上,如圖實11乙所示。(1)為完成實驗,下述操作中必需的是 A兩橡皮筋的另一端連接的細(xì)繩a、b長度要相同B要測量橡皮筋的原長C要測量圖甲和圖實11乙中橡皮筋的長度D要記錄圖甲中結(jié)點O的位置及過結(jié)點O的豎直方向E要記錄圖乙中結(jié)點O的位置及過結(jié)點O的豎直方向(2)對該實驗“兩條相同的橡皮筋”的要求的理解正確的是( )A橡皮筋的材料和原長相同即可B橡皮筋的材料和粗細(xì)相同即可C橡皮筋的材料、原長和粗細(xì)均要相同解析(1)首先應(yīng)明白該實驗的實驗原理,即用橡皮筋的伸長量來表示彈力的大小,所以實驗中一定要測橡皮筋的長度,而沒必要關(guān)心細(xì)繩a、b的長度,選項B和C中的操作是需要的,為了確保力的合成的等效性,需要題圖乙中結(jié)點O的位置及過結(jié)點O的豎直方向,選項E中的操作是必需的。(2)為了能用橡皮筋的伸長量表示彈力大小,滿足Fkx,應(yīng)讓k值相同,即橡皮筋的材料、粗細(xì)、原長均要相同,選項C正確。答案(1)BCE(2)C- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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