学生实验优质公开课教案

徐州二中高三一轮复习物理学案

编写：高三

审核：高三组

实验：探究平行四边形定则

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【高考要求及教学目标】

考纲要求

验证力的平行四边形定则

权威解读

高考对本实验的考查以理解实验原理、基实本操作为主，以更换器材考查实验方法的验

迁移运用为辅，后者难度较大，应引起重视

【自主先学】

〖考点复习整理〗

1．实验目的：探究力的合成规律

——

平行四边形定则；理解等效替代思想方法在物理学中的应用．

2．实验原理：互成角度的两个力与一个力产生 的效果，看它们用平行四边形定则求出的合力与这个力是否在实验误差允许的范围内相等．

3．实验器材：木板、白纸、图钉若干、 、细绳、弹簧秤（2只）、三角板、 ，等．

4．实验步骤：①

用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的 上，如图所示；②

用两个弹簧秤分别钩住两个绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一点O；③

用铅笔描下 位置和两个细绳套的

，并记录弹簧秤的读数F1、F2，利用刻度尺和三角板作平行边形，画出对角线所代表的力F；④

只用一个弹簧秤，通过细绳套把橡皮

条的结点拉到与前面实验中的相同 ，记下弹簧的读数F′和细绳的方向；⑤

比较F和F′，观察它们在实验误差允许的范围内是否 ．

5．误差分析：实验误差除弹簧测力计本身的误差外，还主要来源于 误差和 误差两个方面．①

减小读数误差的方法：弹簧测力计数据在允许的情况下，尽量 一些．读数时眼睛一定要 ，要按有效数字正确读数和记录．②

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 ．

6．注意事项：①

位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时 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 ，也不宜太大，以60°～120°之间为宜．③

尽量减少误差：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；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．

〖课前练习〗

〖考点1〗对实验原理及实验过程的考查

【例1】在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，先用一个弹簧秤拉橡皮条的另一端到某一点并记下该点的位置；再将橡皮条的另一端系两根细绳，细绳的另一端都有绳套，用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条．

⑴

某同学认为在此过程中必须注意以下几项：

A．两根细绳必须等长

B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上

C．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行

1

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编写：高三

审核：高三组

D．在用两个弹簧秤同时拉细绳时要注意使两个弹簧秤的读数相等

E．在用两个弹簧秤同时拉细绳时必须将橡皮条的另一端拉到用一个弹簧秤拉时记下的位置

其中正确的是_______________（填入相应的字母）

⑵

“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和OC为细绳．图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的示意图．

①

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

⑶

某同学在坐标纸上画出了如图所示的两个已知力F1和F2，图中小正方形的边长表示2 N，两力的合力用F表示，F1、F2与F的夹角分别为θ1和θ2，关于F1、F2与F、θ1和θ2关系正确的有________ A．F1 = 4N B．F = 12 N C．θ1 = 45° D．θ1 < θ2

【变式跟踪1】将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5N、最小刻度为0.1N的弹簧测力计，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计，当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图所示．这时弹簧测力计的读数可从图中读出．

⑴

由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为______ N和______ N；

⑵

在如图所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力．

〖考点2〗对实验过程的考查

【例1】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．

⑴

本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为________N；

⑵

下列不必要的实验要求是________（请填写选项前对应的字母）

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

D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置

⑶

某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法．

___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 【变式跟踪2】有同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2和F3，回答下列问题：

⑴

改变钩码个数，实验能完成的是 ______________ A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4 B．钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4 C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4 D．钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5 ⑵

在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是____________ A．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向

B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度

2

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C．用量角器量出三段绳子之间的夹角

D．用天平测出钩码的质量

⑶

在作图时，你认为图中________是正确的（填“甲”或“乙”）．

1．在探究求合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳．实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条．

⑴

实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法是正确的________（填字母代号）

A．将橡皮条拉伸相同长度即可 B．将橡皮条沿相同方向拉到相同长度

C．将弹簧秤都拉伸到相同刻度 D．将橡皮条和绳的结点拉到相同位置

⑵

同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是________（填字母代号）

A．两细绳必须等长

B．弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行

C．用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大

D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要近些

2．在“探究共点力合成规律”的实验中，某同学经历了以下实验步骤：

A．在白纸上按比例做出两个力F1和F2的图示，根据平行四边形定则作图求出合力F；

B．只用一个测力计，通过细绳把橡皮筋拉同样长度；

C．记下两个测力计F1和F2的读数，并且记录它们的方向；

D．在水平放置的木板上，垫一张白纸，把橡皮筋的一端固定在板上P点，用两条细绳连接在橡皮筋的另一端，通过细绳同时用两个测力计互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋与细绳的连接点到达某一位置O，并记下此位置，如图所示；

E．记下测力计的读数F′和细绳方向，按同一比例作出这个力的图示，

比较这个实测合力F′和按平行四边形定则求出的合力F，看它们的大小和方向是否相近；

F．用刻度尺测量出P、O之间的距离并记录；

G．改变两测力计拉力的大小和方向，多次重复实验，从实验得出结论．

⑴

上述实验步骤有明显的错误，这个步骤是________（填选项前的字母）；正确的操作应为________；

⑵

上述实验步骤中有一步骤是多余的，这个步骤是________（填选项前的字母）；

⑶

将以上实验步骤按正确顺序排列，应为________（填选项前的字母）．

3．用等效代替法验证力的平行四边形定则的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳，图乙是白纸上根据实验结果画出的图．

⑴

本实验中“等效代替”的含义是________ A．橡皮筋可以用细绳替代

B．左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果

C．右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果

D．两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代

⑵

图乙中的F与F′两力中，方向一定沿着AO方向的是________，图中________是F1、F2合力的理论值，______是合力的实验值．

⑶

完成该实验的下列措施中，能够减小实验误差的是________ A．拉橡皮筋的绳细一些且长一些

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B．拉橡皮筋时，弹簧秤、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板面平行

C．拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些

D．使拉力F1和F2的夹角很小

4．在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤．

⑴

为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如下表：

弹力F/N 伸长量x/10m

–20.50 0.74 1.00 1.80 1.50 2.80 2.00 3.72 2.50 4.60 3.00 5.58 3.50 6.42 根据表中数据在图中作出F

–

x图象并求得该弹簧的劲度系数k = ________N/m；

⑵

某次实验中，弹簧秤的指针位置如图所示，其读数为________N；同时利用

⑴

中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 N，请在下列虚线框中画出这两个共点力的合力F合；

⑶

由图得到F合＝________N．

〖课堂练习〗：见参考书

【课后作业】：见参考书

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