（江蘇專版）2022年高考物理總復(fù)習(xí) 第8講 實驗二 力的平行四邊形定則講義

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1、（江蘇專版）2022年高考物理總復(fù)習(xí) 第8講 實驗二 力的平行四邊形定則講義考情剖析考查內(nèi)容考綱要求考查年份考查詳情能力要求實驗、探究：力的平行四邊形定則14年T11實驗，以驗證力的平行四邊形定則為背景，探究拉伸過程對橡皮筋彈性的影響實驗與探究弱項清單作圖能力欠缺實驗儲備一、實驗?zāi)康?會用彈簧秤和細線測出力的大小和方向2驗證互成角度的兩個共點力的合成，遵從平行四邊形定則(或“探究合力與分力之間的關(guān)系”)二、實驗原理如果兩個互成角度的共點力F1、F2作用于橡皮筋的結(jié)點上，與只用一個力F作用于橡皮筋的結(jié)點上，所產(chǎn)生的效果_(橡皮筋在相同方向上伸長相同的長度)，那么，F(xiàn)就是F1和F2的合力根據(jù)_定則

2、作出兩共點力F1和F2的合力F的圖示，應(yīng)與F的圖示等大同向三、實驗器材方木板一塊；白紙；_；橡皮筋；細繩套(兩個)；三角板；刻度尺；圖釘若干；細芯鉛筆四、實驗步驟1用圖釘把一張白紙釘在水平桌面上的方木板上2用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，把兩條細繩套結(jié)在橡皮條的另一端3用兩個彈簧秤分別鉤住兩個細繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點到達某一位置O(如圖所示)4用鉛筆描下結(jié)點O的位置和兩條細繩套的方向，并記錄彈簧秤的讀數(shù)在白紙上按比例作出兩個彈簧秤的拉力F1和F2的圖示利用刻度尺和三角板根據(jù)平行四邊形定則求出合力F.(或利用刻度尺和三角板作出F1和F2的圖示)5只用一個彈簧秤，通過細

3、繩套把橡皮條的結(jié)點拉到與前面相同的位置O，記下彈簧秤的讀數(shù)和細繩的方向按同樣的比例用刻度尺從O點起做出這個彈簧秤的拉力F圖示6比較F與用平行四邊形定則求得的合力F，在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否相等(或把表示F1、F2、F的圖示的箭頭用虛線連接起來，觀察分析F與F1、F2之間的關(guān)系，是否構(gòu)成平行四邊形)7改變兩個分力F1和F2的大小和夾角，再重復(fù)實驗兩次，比較每次的F與F是否在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等(或觀察分析每次F與F1、F2之間的關(guān)系，是否構(gòu)成平行四邊形)五、實驗結(jié)論在實驗允許的誤差范圍內(nèi)F和F大小相等、方向相同六、數(shù)據(jù)處理改變兩個分力的大小及角度，分別取三組數(shù)據(jù)，填入下表中.實驗次數(shù)F1(

4、N)F2(N)用平行四邊形定則求出的合力F(N)用實驗方法求出的合力F(N)F與AO連線的夾角(度)F與AO連線的夾角(度)123結(jié)論：在實驗誤差范圍內(nèi)，F(xiàn)與F可以認為是重合的，由此驗證了求F1和F2的合力，應(yīng)遵循平行四邊形定則七、誤差分析1實驗中，如果直接以橡皮條的端點為結(jié)點，會使結(jié)點位置的確定造成誤差所以，應(yīng)在橡皮條一端掛一短繩，再連兩細繩套，以三繩交點作為結(jié)點2用彈簧秤測量力的大小時，應(yīng)注意以下幾種影響誤差的因素：(1)使用前是否在水平面內(nèi)校零(2)細繩不與木板接觸，但要通過彈簧的軸線，而且彈簧不要與外殼接觸，所以細繩套要長一些，以便將彈簧秤拉到木板邊緣以外，同時，用手托著秤身向外拉繩3

5、為使讀數(shù)的相對誤差減小，拉力要適當(dāng)?shù)卮笠恍?，但要兼顧合力不要過大合力過大，一會超出橡皮條的彈性限度，二會超出彈簧秤的測量范圍4在橡皮條伸長相同的情況下，為使兩個測力計有較大的讀數(shù)，兩測力計的夾角不宜過小，但也不宜過大一般情況下，應(yīng)在60120之間5記錄細繩方向時，視線要與板面垂直可用細鉛筆沿線輕點數(shù)個點，然后再用直尺連線八、注意事項1不要直接以橡皮條端點為結(jié)點，可拴一短細繩連兩細繩套，以三繩交點為結(jié)點，應(yīng)使結(jié)點小些，以便準確地記錄結(jié)點O的位置2不要用老化的橡皮條，檢查方法是用一個彈簧秤拉橡皮條，要反復(fù)做幾次使橡皮條拉伸到相同的長度看彈簧秤讀數(shù)有無變化3同一次實驗中橡皮條拉長后的結(jié)點位置O必須保

6、持不變4彈簧秤在使用前應(yīng)將其水平放置，然后檢查、校正零點，將兩彈簧秤互相鉤著水平拉伸選擇兩只讀數(shù)完全一致的彈簧秤使用5施加拉力時要沿彈簧秤軸線方向，應(yīng)盡量位于與紙面平行的同一平面內(nèi)6使用彈簧秤時，拉力適當(dāng)?shù)么笠恍?畫力的圖示時應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臉硕龋M量使圖畫大一些，要嚴格按力的圖示要求和幾何作圖法作出平行四邊形，求出合力技能優(yōu)化【典型例題1】某同學(xué)做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘O為橡皮條與細繩的結(jié)點，OB和OC為細繩圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖甲乙(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_

7、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繩，細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)點達到某一位置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，通過細繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細繩的方向，按同一標度作出這個力F的

8、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_【典型例題2】如圖所示，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A連接質(zhì)量不計的細繩，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為0.3 m的桿將細繩連接在桿右端O點構(gòu)成支架保持桿在水平方向，按如下步驟操作：測量細繩與水平桿的夾角AOB；對兩個傳感器進行調(diào)零；用另一根細繩在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

9、.F11.0010.5801.002F20.8680.2910.8653060150(1)根據(jù)表格，A傳感器對應(yīng)的是表中力_(選填“F1”或“F2”)鉤碼質(zhì)量為_kg(結(jié)果保留一位有效數(shù)字，g10 m/s2)(2)本實驗中多次對傳感器進行調(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當(dāng)堂檢測1.(多選)如圖所示在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，橡皮筋一端固定于P點，另一端連接兩個彈簧秤，分別用力F1與F2拉兩個彈簧秤，使這端拉至O點，若要這端始終位于O點，但使力F2大小不變地沿順時針轉(zhuǎn)過某一小角度，

10、相應(yīng)地使F1的大小及圖中角作以下的哪些變化是可能的()第1題圖 A增大F1的同時增大角 B增大F1的同時保持角不變 C增大F1的同時減小角 D減小F1的同時減小角2某同學(xué)通過實驗驗證力的平行四邊形定則，實驗記錄紙如圖所示，O點為橡皮筋被拉伸后伸長到的位置，兩彈簧測力計共同作用時，拉力F1后F2的方向分別過P1和P2點；一個彈簧測力計拉橡皮筋時，拉力F3的方向過P3點三個力的大小分別為：F14.00 N、F24.60 N，F(xiàn)35.30 N.第2題圖(1)請根據(jù)圖中給出的標度作出F1和F2的合力F；(2)讀出F_N；(3)理想情況下，F(xiàn)應(yīng)該沿_方向3有同學(xué)利用如圖所示的裝置來探究力的平行四邊形定則

11、：在豎直木板上鋪有白紙，固定兩個光滑的滑輪A和B，將繩子打一個結(jié)O，每個鉤碼的重量相等，當(dāng)系統(tǒng)達到平衡時，根據(jù)鉤碼的個數(shù)讀出三根繩子的拉力FTOA、FTOB和FTOC，回答下列問題：(1)改變鉤碼的個數(shù)，能完成實驗的是() A鉤碼個數(shù)N1N22，N34 B鉤碼個數(shù)N1N33，N24 C鉤碼個數(shù)N1N2N34 D鉤碼個數(shù)N13，N24，N35(2)在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個步驟是() A標記結(jié)點O的位置，并記錄OA、OB、OC三段繩子的方向 B量出OA、OB、OC三段繩子的長度 C用量角器量出三段繩子之間的夾角 D用天平測出鉤碼的質(zhì)量(3)在作圖時，你認為下圖中正確的是_(選填“甲”或“乙

12、”) 甲乙第3題圖 第8講實驗二：力的平行四邊形定則實驗儲備二、相同平行四邊形三、彈簧秤(兩只)技能優(yōu)化典型例題1(1)F(2)B(3)CEC中應(yīng)加上“記下兩條細繩的方向”E中應(yīng)說明“把橡皮條的結(jié)點拉到同一位置O”【解析】(1)由一個彈簧測力計計拉橡皮條至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”實驗的操作步驟可知有重要遺漏的步驟的序號是C、E.在C中未記下兩條細繩的方向，E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點拉到

13、了同一位置O.典型例題2(1)F10.05(2)C【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，系統(tǒng)平衡時，在豎直方向上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正確當(dāng)堂檢測1ABC【解析】以結(jié)點O為研究對象，結(jié)點O受OP的拉力F、F1、F2三個力的作用而處于平衡，由于OP的拉力F不變，因此F1、F2的合力始終不變且恒為F，作出F2沿順時針方向轉(zhuǎn)動某一小角度的矢量三角形，如圖所示：第1題圖2(1)見解析(2) 5.5 N6.0 N(3)OP3或F3【解析】第2題圖3(1)BCD(2)A(3)甲【解析】(1)實驗中的分力與合力的大小關(guān)系必須滿足|FTOAFTOB|FTOCFTOAFTOB，因此選項B、C、D是可以完成實驗的(3)實驗中FTOC是豎直向下的，拉力FTOA和FTOB的合力F合由于誤差不與FTOC等大反向，因此甲正確，乙錯誤