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2019-2020年高一物理 驗(yàn)證力的平行四邊形定則學(xué)案 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1.驗(yàn)證互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力合成時(shí)平行四邊形定則. 2.培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和得出結(jié)論的能力. 二、實(shí)驗(yàn)原理 等效思想：使一個(gè)力F′的作用效果和兩個(gè)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否大小相等、方向相同. 三、實(shí)驗(yàn)器材 方木板、白紙、彈簧測力計(jì)(兩個(gè))、橡皮條、細(xì)繩套(兩個(gè))、三角板、刻度尺、圖釘、鉛筆. 四、實(shí)驗(yàn)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(diǎn)如圖所示，橡皮條的另一端拴上兩個(gè)繩套. 3.用兩只彈簧測力計(jì)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(diǎn)的位置和兩條細(xì)繩套的方向，并記錄彈簧測力計(jì)的讀數(shù).注意在使用彈簧測力計(jì)的時(shí)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(diǎn)(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(jì)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四邊形，過O點(diǎn)畫平行四邊形的對角線，即為合力F的圖示. 5.只用一個(gè)彈簧測力計(jì)，通過細(xì)繩把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣位置O.讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個(gè)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(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)看它們是否相等. 7.改變兩個(gè)分力的大小和夾角，再做兩次實(shí)驗(yàn). 五：誤差分析 （1）用兩個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮條時(shí)，橡皮條、細(xì)繩和彈簧測力計(jì)不在同一平面內(nèi)，這樣兩個(gè)彈簧測力計(jì)的水平拉力的實(shí)際分力比由作圖法得到的合力要小，造成實(shí)驗(yàn)誤差. （2）結(jié)點(diǎn)O的位置和兩個(gè)彈簧測力計(jì)的方向畫得不準(zhǔn)確，造成作圖誤差. （3）兩個(gè)分力的起始夾角α太大，如大于120，再重復(fù)做兩次實(shí)驗(yàn)，為保證結(jié)點(diǎn)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(jì)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(xiàng) 1.使用彈簧測力計(jì)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(gè)彈簧測力計(jì)的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉，如果兩個(gè)示數(shù)相同方可使用. 2.實(shí)驗(yàn)中的兩個(gè)細(xì)繩套不要太短. 3.在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長時(shí)結(jié)點(diǎn)的位置一定要相同. 4.在用力拉彈簧測力計(jì)時(shí)，拉力應(yīng)沿彈簧測力計(jì)的軸線方向.彈簧測力計(jì)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(jì)卡殼，防止彈簧測力計(jì)或橡皮條與紙面有摩擦. 5.在同一實(shí)驗(yàn)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(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)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(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩．圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是___________. A.理想實(shí)驗(yàn)法 B.等效替代法 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(diǎn)，另一端拴上兩根細(xì)繩，每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程為5 N、最小刻度為0.1 N的彈簧測力計(jì)，沿著兩個(gè)不同的方向拉彈簧測力計(jì)，當(dāng)橡皮筋的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí)，兩根細(xì)繩相互垂直，如圖所示．這時(shí)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出． (1)由圖可讀得兩個(gè)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(gè)力及它們的合力． 【當(dāng)堂檢測】 1.在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中，需要將橡皮條的一 端固定在水平木板上，另一端系上兩根細(xì)繩，細(xì)繩的另一端都有繩套(如圖所示)．實(shí)驗(yàn)中需用兩個(gè)彈簧測力計(jì)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(diǎn)到達(dá)某一位置O. (1) 某同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)認(rèn)為： A.拉橡皮條的繩細(xì)一些且長一些，實(shí)驗(yàn)效果較好 B.拉橡皮條時(shí)，彈簧測力計(jì)、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(diǎn)到達(dá)某一位置O時(shí)，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(gè)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)均為4 N，且兩彈簧測力計(jì)拉力的方向相互垂直，則__________(選填“能”或“不能”)用一個(gè)量程為5 N的彈簧測力計(jì)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(shí)驗(yàn)中所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，若用F表示兩個(gè)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(shí)驗(yàn)結(jié)果是符合事實(shí)的． 3.某同學(xué)在家中嘗試驗(yàn)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(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個(gè)釘子A、B上，另一端與第三條橡皮筋連接，結(jié)點(diǎn)為O，將第三條橡皮筋的另一端通過細(xì)繩掛一重物. (1)為完成實(shí)驗(yàn)，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(diǎn)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(yàn)證，可采用的方法是 ______ . 4.學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”，彈簧測力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P，下端用細(xì)線掛一重物M.彈簧測力計(jì)B的一端用細(xì)線系于O點(diǎn)，手持另一端向左拉，使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置.分別讀出彈簧測力計(jì)A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點(diǎn)的位置和拉線的方向. (1)本實(shí)驗(yàn)用的彈簧測力計(jì)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(shí)驗(yàn)要求是______.(請?zhí)顚戇x項(xiàng)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(jì)應(yīng)在使用前校零 5．“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中 (1)部分實(shí)驗(yàn)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(gè)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(gè)和3個(gè)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(yàn)證，那么圖乙中＝________.