2019版高考物理一轮复习 实验增分 专题3 验证力的平行四边形定则学案

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1、实验三　验证力的平行四边形定则考纲要求考情分析命题趋势研究力的平行四边形定则2017·全国卷Ⅲ，22对本实验的考查主要侧重于基本实验步骤细节的落实、实验误差的分析、等效法的理解等，当然本实验也可以通过其他形式的设计来实现，遇到这种情况要注意创新设计的实验与基本实验的区别和联系知识梳理·夯实基础一、实验流程二、误差分析1．误差来源除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等．2．减小误差的方法(1)结点O①定位O点时要力求准确．②同一次实验中橡皮条拉长后的O点必须保持不变．(2)拉力①用弹簧测力计测拉力时

2、要使拉力沿弹簧测力计轴线方向．②应尽量使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内．③两个分力F1、F2间的夹角θ不要太大或太小．(3)作图①在同一次实验中，选定的标度要相同．②严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力．三、注意事项操作不忘“三”“二”“一”用两个弹簧测力计拉橡皮条时的“三记录”(记录两弹簧测力计示数、两细绳方向和结点O的位置)，用一个弹簧测力计拉橡皮条时的“二记录”(记录弹簧测力计示数和细绳方向)及“一注意”(结点O的位置必须在同一位置)等．四、实验改进本实验用一个弹

3、簧测力计也可以完成实验，具体操作如下：1．把两条细绳中的一条细绳与弹簧测力计连接，另一条细绳用手直接抓住，然后同时拉这两条细绳，使结点至O点，记下两条细绳的方向和弹簧测力计的示数F1.2．放回橡皮条后，将弹簧测力计连接到另一细绳上，然后同时拉这两条细绳，使结点至O点，并使两条细绳位于记录下来的方向上，读出弹簧测力计的示数F2.其他步骤与提供两个弹簧测力计相同．这种操作的优点是能减小因两个弹簧测力计的不同而带来的误差，但实验过程麻烦．核心考点·分层突破考点1　实验原理与操作[例1](2018·江西南昌模拟)某同

4、学用钩码和弹簧测力计做“验证力的平行四边形定则”实验．(1)请将实验内容补充完整：A．将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，在另一端绑上两根系有细绳套的细线．B．其中一根细线挂上5个质量相等的钩码(每个钩码质量均为50g)，使橡皮筋拉伸，如图甲所示，记录__钩码的个数(细线上的拉力)__、结点的位置O和细线方向．C．将图甲中钩码取下一个，并将细线用一光滑铁钉B(可随时固定)支开，在另一细线上挂上弹簧测力计，使两细线成一定角度，拉弹簧测力计，如图乙所示，图中α、β可测定，当＝时，橡皮筋正好位于竖直方

5、向且橡皮筋与细线结点的位置与步骤B中结点的位置O重合，此时弹簧测力计的示数应为__1.5__N.(当地重力加速度g＝10m/s2)(2)本实验采用的科学方法是__B__.A．理想实验法B．等效替代法C．控制变量法D．建立物理模型法解析　(1)由实验原理可知本实验利用等效替代法来验证“力的平行四边形定则”，图甲中钩码的重力即合力大小，细线方向即合力方向，所以应记录钩码的个数(细线上的拉力)、结点O的位置和细线方向，在用钩码和弹簧测力计一起拉橡皮筋时，一定要将橡皮筋与细线结点的位置与步骤B中结点的位置O重合，此时

6、应记录钩码个数、弹簧测力计示数及对应的细线方向，分析图乙中结点的受力情况可得水平方向有4mgcosα＝Fcosβ，代入数据得弹簧测力计的示数应为F＝3mg＝1.5N.(2)由(1)知是等效替代法．考点2　实验数据处理[例2](2017·全国卷Ⅲ)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1mm)的纸贴在水平桌面上，如图甲所示．将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长．(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿

7、y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由弹簧测力计读出．弹簧测力计的示数如图乙所示，F的大小为__4.0__N.(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点．此时观察到两个拉力分别沿图甲中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1＝4.2N和F2＝5.6N.①用5mm长度的线段表示1N的力，以O为作用点，在图甲中画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合；②F合的大小为__4.0__N，F合与拉力F的夹角的正切值为

8、__0.05__.若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则．解析　(1)弹簧测力计的分度值为0.2N，F的大小为4.0N.(2)①图见答案．分别以F1、F2为邻边作平行四边形，并作出对角线，即得F合．②表示F合的线段的长度为20.0mm，F合＝×1N＝4.0N．F合与拉力F的夹角的正切值为tanθ≈＝0.05.答案　(2)①F1、F2和F合如图所