学生实验第一课时教学设计

光正实验学校2019届高三物理教学案

编制：李敏

审核：张奉林

编号：011

2.6实验：验证力的平行四边形定则

【基础知识回顾】

一、基本实验要求

1．实验目的

(1)验证互成角度的两个共点力合成时遵循的平行四边形定则．

(2)学会用作图法处理实验数据和得出实验结论．

2．实验原理

等效思想：使一个力F′的作用效果和两个力F1和F2的作用效果相同，都是使同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点O，即伸长量相同，所以F′为F1和F2的合力，作出力F′的图示，再根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示，比较F、F′在实验误差允许的范围内是否大小相等、方向相同．

3．实验器材

方木板、白纸、弹簧测力计(两个)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉、铅笔．

4．实验步骤

(1)仪器安装

①如实验原理图所示，用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上．

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．

(2)测量与记录

①用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置O，记录两弹簧测力计的读数F1、F2，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳的方向．

②只用一个弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数F′和细绳套的方向．

③改变两弹簧测力计拉力的大小和方向，再重做两次实验．

二、规律方法总结

1．数据处理

(1)用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示．

(2)用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出实验步骤中只用一个弹簧测力计的拉力F′的图示．

(3)比较F与F′是否完全重合或几乎完全重合，从而验证平行四边形定则．

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2．误差分析

(1)读数误差

减小读数误差的方法：弹簧测力计数据在条件允许的情况下，尽量大一些．读数时眼睛一定要平视，要按有效数字的读数规则正确地读数和记录．

(2)作图误差

减小作图误差的方法：作图时两力的对边一定要平行，两个分力F1、F2间的夹角越大，用平行四边形作出的合力F的误差ΔF就越大，所以实验中不要把F1、F2间的夹角取得太大．

3．注意事项

(1)位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同．

(2)角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60°～100°之间为宜．

(3)尽量减小误差

①在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内，形变应尽量大一些．

②细绳套应适当长一些，便于确定力的方向．

(4)统一标度：在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些．

【例题讲解】

例1关于在做“验证力的平行四边形定则”实验时：

(1)(多选)下列叙述正确的是(

) A．两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大

B．橡皮筋的拉力是合力，两弹簧测力计的拉力是分力

C．两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置O，这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同

D．若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可

(2)如图是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果，其中哪一个实验比较符合实验事实？(力F′是用一只弹簧测力计拉时的图示)答：____

____.

(3)在以上实验结果比较符合实验事实的一位同学中，造成误差的主要原因是：(至少写出两种情况)

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答：______________________，______________________.

巩固练习1如图为“验证力的平行四边形定则”实验，三个细线套L1、L2、L3一端共系于一个结点，另一端分别系于轻质弹簧测力计A、B和重物M上，A挂于固定点P，手持B拉动细线，使结点静止于O点．

(1)某次实验中A的指针位置如图所示，其读数为______N. (2)实验时要读出A、B的示数，还要再贴与竖直木板的白纸上记录O点的位置，________、________和________．

(3)(多选)下列实验要求中必要的是________．

A．弹簧测力计需要在实验前进行校零

B．需要测量重物M的重力

C．多次实验时弹簧测力计B始终保持水平

D．多次实验时结点必须在同一点

【达标训练】

1 实验小组的同学利用弹簧测力计在水平放置的方木板上做“验证共点力的合成规律的实验”．

(1)同学们用坐标纸记下某次橡皮筋的结点位置O以及两弹簧测力计施加的拉力的大小和方向，如图所示．图中每个正方形小格边长均表示1.0 N，利用作图法可知F1与F2的合力大小为________N．(结果保留两位有效数字) (2)实验时，第一次用两个弹簧测力计、第二次用一个弹簧测力计将橡皮筋的结点拉到同一位置，其目的是为了________．

(3)不改变测力计1的示数F1的大小，逐渐减小两个弹簧测力计之间的夹角．为使结点O位置保持不变，则另一测力计2的示数将________ (填“增大”、“减小”或“不变”)．

2 某同学为了探究求合力的方法，先用一个弹簧秤通过细线悬吊一个钩码；当钩码静止时，弹簧秤的示数为2.00 N；再用两个弹簧秤a和b通过两根细绳互成角度将该钩码悬吊其中b弹簧秤一端固定，a弹簧秤所拉细线如图1所示水平向左，当钩码静止时，b弹簧秤的示数如图2所示．

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(1)图2中b弹簧秤的示数为________N；可求出a弹簧秤的拉力为________N；

(2)保持a弹簧秤及其所拉的细绳方向不变，将b及其所拉的细绳以O为轴沿逆时针方向在图示平面内缓慢转至竖直方向的过程中，b的示数________．(选填“变大”“变小”或“不变”)

3 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与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________．

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，主要的步骤是：

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，结点到达某一位置O.记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数F1和F2

D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F

E．只用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数F′，记下细绳的方向，按同一标度作出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：①有重要遗漏的步骤的序号是__________和________；

②遗漏的内容分别是_____________和______________．

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