1、2021届高三一轮复习物理资料实验3验证力的平行四边形定则PPT教学课件0101实验基础回扣 0202核心考法突破 栏目导航0101实验基础回扣 注意事项注意事项操作不忘操作不忘“三三”“”“二二”“”“一一”：用两个弹簧测力计拉橡皮条时的用两个弹簧测力计拉橡皮条时的“三记录三记录”(记录两弹簧测力计示数、两细绳记录两弹簧测力计示数、两细绳方向和结点方向和结点O的位置的位置)，用一个弹簧测力计拉橡皮条时的，用一个弹簧测力计拉橡皮条时的“二记录二记录”(记录弹簧测力记录弹簧测力计示数和细绳方向计示数和细绳方向)及及“一注意一注意”(结点结点O的位置必须在同一位置的位置必须在同一位置)等等误差分析
2、误差分析产生原因产生原因减小方法减小方法偶然偶然误差误差读数误差读数误差弹簧测力计数据在允许的条件下尽量大些，读数时眼睛要正视弹簧测力计数据在允许的条件下尽量大些，读数时眼睛要正视作图误差作图误差两分力夹角不能太大或太小，作图时两力的对边一定要平行两分力夹角不能太大或太小，作图时两力的对边一定要平行系统系统误差误差弹簧测力计弹簧测力计本身的误差本身的误差选较精确的弹簧测力计选较精确的弹簧测力计0202核心考法突破 考法一教材原型实验考法一教材原型实验1某实验小组用如图所示的装置做某实验小组用如图所示的装置做“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”实验实验(1)下面关于此实验的说法，不正
3、确的一项是下面关于此实验的说法，不正确的一项是_.角度角度1对实验原理、注意事项的考查对实验原理、注意事项的考查A如图甲，用两个弹簧测力计把橡皮条的一端拉到如图甲，用两个弹簧测力计把橡皮条的一端拉到O点点时，两个弹簧测力计之间的夹角必须取时，两个弹簧测力计之间的夹角必须取90，以便算出合力的，以便算出合力的大小大小B用一个弹簧测力计拉橡皮条时用一个弹簧测力计拉橡皮条时(如图乙如图乙)，必须保证仍把，必须保证仍把橡皮条的一端拉到橡皮条的一端拉到O点点C实验中，弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线实验中，弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正视弹簧测力计的刻度要正视弹簧测力计的刻度D拉橡
4、皮条的细线要稍长一些，用以标记细线方向的两点拉橡皮条的细线要稍长一些，用以标记细线方向的两点距离要远些距离要远些A(2)图丙是某同学得到的实验结果，其中图丙是某同学得到的实验结果，其中_(选填选填“F”或或“F”)表示的表示的是用一个弹簧测力计拉橡皮条时的结果是用一个弹簧测力计拉橡皮条时的结果解析解析(1)用两个弹簧测力计把橡皮条的一端拉到用两个弹簧测力计把橡皮条的一端拉到O点时，两个弹簧测力计之间点时，两个弹簧测力计之间的夹角不一定要取的夹角不一定要取90，大小适当即可，选项，大小适当即可，选项A错误；用一个弹簧测力计拉橡皮条错误；用一个弹簧测力计拉橡皮条时，必须保证仍把橡皮条的一端拉到时，
5、必须保证仍把橡皮条的一端拉到O点，以保证等效性，选项点，以保证等效性，选项B正确；实验中，正确；实验中，弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正视弹簧测力计的刻度，选项弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正视弹簧测力计的刻度，选项C正正确；拉橡皮条的细线要稍长一些，用以标记细线方向的两点距离要远些，选项确；拉橡皮条的细线要稍长一些，用以标记细线方向的两点距离要远些，选项D正正确确(2)F是合力的实验值，与是合力的实验值，与OA共线，则共线，则F表示的是用一个弹簧测力计拉橡皮表示的是用一个弹簧测力计拉橡皮条时的结果条时的结果F 2(2018天津卷天津卷)某研究小组做某研究小组做“验证力
6、的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”实验，所用器材实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为有：方木板一块，白纸，量程为5 N的弹簧测力计两个，橡皮条的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳带两个较长的细绳套套)，刻度尺，图钉，刻度尺，图钉(若干个若干个)(1)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有_.A橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B重复实验再次进行验证时，结点重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同的位置可以与前一次不同C使用测力计时，施
7、力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度D用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力拉力BC(2)该小组的同学用同一套器材做了四次实该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置验，白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示其中对于提高实验精度最有利点，如下图所示其中对于提高实验精度最有利的是的是_.B 解析解析(1)
8、A错误：两绳套拉力的合力不一定沿角平分线错误：两绳套拉力的合力不一定沿角平分线B正确：同一次实正确：同一次实验，用一绳套拉橡皮条和用两绳套拉橡皮条结点验，用一绳套拉橡皮条和用两绳套拉橡皮条结点O的位置相同，不同次实验结点的位置相同，不同次实验结点O的位置可以不同的位置可以不同C正确：为减小摩擦和误差，施力方向沿测力计轴线，读数时视正确：为减小摩擦和误差，施力方向沿测力计轴线，读数时视线正对测力计刻度线正对测力计刻度D错误：合力可以比分力大，也可以比分力小错误：合力可以比分力大，也可以比分力小(2)为了提高实验精度，测力计读数应尽可能大一些，标注细线方向的两点离结为了提高实验精度，测力计读数应尽
9、可能大一些，标注细线方向的两点离结点应尽可能远一些，标度应尽可能小一些故选点应尽可能远一些，标度应尽可能小一些故选B3(2017全国卷全国卷)某探究小组做某探究小组做“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”实验，将画有实验，将画有坐标轴坐标轴(横轴为横轴为x轴，纵轴为轴，纵轴为y轴，最小刻度表示轴，最小刻度表示1 mm)的纸贴在桌面上，如图的纸贴在桌面上，如图(a)所所示将橡皮筋的一端示将橡皮筋的一端Q固定在固定在y轴上的轴上的B点点(位于图示部分之外位于图示部分之外)，另一端，另一端P位于位于y轴上轴上的的A点时，橡皮筋处于原长点时，橡皮筋处于原长角度角度2对实验数据处理、误差分析的
10、考查对实验数据处理、误差分析的考查(1)用一只测力计将橡皮筋的用一只测力计将橡皮筋的P端沿端沿y轴从轴从A点拉至坐标原点点拉至坐标原点O.此时拉力此时拉力F的大小的大小可由测力计读出测力计的示数如图可由测力计读出测力计的示数如图(b)所示，所示，F的大小为的大小为_ N.(2)撤去撤去(1)中的拉力，橡皮筋中的拉力，橡皮筋P端回到端回到A点，现使用两个测力计同时拉橡皮筋，点，现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将再次将P端拉至端拉至O点此时观察到两个拉力分别沿图点此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由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测力计的示数读出两
11、个拉力的大小分别为F14.2 N和和F25.6 N.()用用5 mm长度的线段表示长度的线段表示1 N的力，以的力，以O点为作用点，在图点为作用点，在图(a)中画出力中画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合合；()F合合的大小为的大小为_ N，F合合与拉力与拉力F的夹角的正切值为的夹角的正切值为_.若若F合合与拉力与拉力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验证了力的平行四边形定则4.0 4.0 解析解析(1)由题给测力计示数可知
12、，读数为由题给测力计示数可知，读数为4.0 N.(2)作图，作图，F2长度为长度为28 mm，F1长度为长度为21 mm，平行四边形如图，量出合力长度，平行四边形如图，量出合力长度约为约为20 mm，大小代表，大小代表4.0 N，量出合力箭头处到，量出合力箭头处到y轴距离和所作合力在轴距离和所作合力在y轴上投影长轴上投影长度，其比值就是度，其比值就是F合合与拉力与拉力F的夹角的正切值的夹角的正切值4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
13、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测力计互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条(1)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_(填字母代号填字母代号)A两根细绳必须等长两根细绳必须等长B弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行C用两个弹簧测力计同时拉细绳时，两弹簧测力计示数适当大一些用两个弹簧测力计同时拉细绳时，两弹簧测力计示数适当大一些D拉橡皮条的
14、细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些(2)当橡皮条的活动端拉到当橡皮条的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图所示这时弹簧测点时，两根细绳相互垂直，如图所示这时弹簧测力计力计a、b的读数分别为的读数分别为_ N和和_ N.BCD 4.00 2.50(3)在给出的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力，并利用作图在给出的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力，并利用作图法求出合力大小为法求出合力大小为_ N.答案答案见下图见下图4.70 解析解析(1)拉橡皮条的两根细绳长度不需要相等，适当长一些，标记同一细绳方拉橡皮条的两根
15、细绳长度不需要相等，适当长一些，标记同一细绳方向的两点离得远一些，可以减小在方向描述上的误差弹簧测力计、细绳、橡皮条向的两点离得远一些，可以减小在方向描述上的误差弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行，以保证各拉力的方向与木板平行，这样能够在白纸上记录下各力都应与木板平行，以保证各拉力的方向与木板平行，这样能够在白纸上记录下各力的方向弹簧测力计示数适当大一些可减小误差，的方向弹簧测力计示数适当大一些可减小误差，B、C、D正确正确(2)弹簧测力计上最小一格表示弹簧测力计上最小一格表示0.1 N，读数时有效数字要保留两位小数，即，读数时有效数字要保留两位小数，即a、b测力计示数分别为测力计示数分别
16、为4.00 N和和2.50 N.(3)以方格纸上一个小格的边长作为以方格纸上一个小格的边长作为0.5 N的标度，作出两个的标度，作出两个拉力的图示，以这两个拉力为邻边作平行四边形，则所夹的对拉力的图示，以这两个拉力为邻边作平行四边形，则所夹的对角线就表示合力的大小和方向，如图所示量出该对角线的长角线就表示合力的大小和方向，如图所示量出该对角线的长度，结合标度，可得合力大小约为度，结合标度，可得合力大小约为4.70 N.考法二实验拓展与创新考法二实验拓展与创新一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品，在家中验证力的平行四边形定则在墙上的白纸等物品
17、，在家中验证力的平行四边形定则创新点创新点1实验器材的创新实验器材的创新(1)如图如图(a)，在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶，记下水壶，在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶，记下水壶_时电子时电子秤的示数秤的示数F.(2)如图如图(b)，将三根细线，将三根细线L1、L2、L3的一端打结，另一端分别拴在电子秤的挂的一端打结，另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉钩、墙钉A和水壶杯带上水平拉开细线和水壶杯带上水平拉开细线L1，在白纸上记下结点，在白纸上记下结点O的位置、的位置、_和电子秤的示数和电子秤的示数F1.(3)如图如图(c)，将另一颗墙钉，将另一颗墙钉B钉在与钉在与O同一水平位置上，并将同一水平位
18、置上，并将L1拴在其上手握拴在其上手握电子秤沿着电子秤沿着(2)中中L2的方向拉开细线的方向拉开细线L2，使，使_和三根细线的方向与和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数中重合，记录电子秤的示数F2.(4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示，根据平行四边形定的图示，根据平行四边形定则作出则作出F1、F2的合力的合力F的图示，若的图示，若_，则平行四边，则平行四边形定则得到验证形定则得到验证三根细线的方向三根细线的方向结点结点O的位置的位置 F和和F在误差范围内重合在误差范围内重合 解析解析(1)要测量装满水的水壶的重力，则应记下水壶静
19、止时电子秤的示数要测量装满水的水壶的重力，则应记下水壶静止时电子秤的示数F.(2)要画出平行四边形，则需要记录分力的大小和方向，所以在白纸上记下结点要画出平行四边形，则需要记录分力的大小和方向，所以在白纸上记下结点O的位置的同时，也要记录三根细线的方向以及电子秤的示数的位置的同时，也要记录三根细线的方向以及电子秤的示数F1.(3)已经记录了一个分力的大小，还要记录另一个分力的大小，则结点已经记录了一个分力的大小，还要记录另一个分力的大小，则结点O的位置的位置不能变化，力的方向也不能变化，所以应使结点不能变化，力的方向也不能变化，所以应使结点O的位置和三根细线的方向与的位置和三根细线的方向与(2
20、)中中重合，记录电子秤的示数重合，记录电子秤的示数F2.(4)根据平行四边形定则作出根据平行四边形定则作出F1、F2的合力的合力F的图示，若的图示，若F和和F在误差范围内在误差范围内重合，则平行四边形定则得到验证重合，则平行四边形定则得到验证题后反思题后反思本题的创新点本题的创新点(1)实验器材的创新：利用日常生活中常见的物品，如电子秤、水壶、细线、墙实验器材的创新：利用日常生活中常见的物品，如电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品进行实验钉和贴在墙上的白纸等物品进行实验(2)实验方法的创新：只用一个电子秤进行测量实验方法的创新：只用一个电子秤进行测量(2020重庆巴蜀中学模拟重庆巴蜀
21、中学模拟)用如图的实验装用如图的实验装置来验证力的平行四边形定则，带有滑轮的木圆盘竖直放置，为了便于调节绳子拉置来验证力的平行四边形定则，带有滑轮的木圆盘竖直放置，为了便于调节绳子拉力的方向，滑轮可以在圆盘边缘移动实验步骤如下：力的方向，滑轮可以在圆盘边缘移动实验步骤如下：创新点创新点2实验方案的拓展实验方案的拓展(1)三段绳子各悬挂一定数目的等质量的钩码，调整滑轮在木板上的位置，使系三段绳子各悬挂一定数目的等质量的钩码，调整滑轮在木板上的位置，使系统静止不动统静止不动(2)调节滑轮的位置，使得圆心位于绳子的节点调节滑轮的位置，使得圆心位于绳子的节点O处，记录三段绳子所挂钩码个处，记录三段绳子
22、所挂钩码个数以及三段绳子的数以及三段绳子的_(3)根据记录数据做力的图示根据记录数据做力的图示FA、FB、FC(4)以以FA、FB为邻边，画出平行四边形，如果为邻边，画出平行四边形，如果_与平行四边形的对角线与平行四边形的对角线近似共线等长，则在实验误差允许的范围内，验证了力的平行四边形定则近似共线等长，则在实验误差允许的范围内，验证了力的平行四边形定则(5)改变每段绳子上挂的钩码个数和滑轮位置，重新实验改变每段绳子上挂的钩码个数和滑轮位置，重新实验(6)你认为本实验中有没有必要测钩码的重力？答：你认为本实验中有没有必要测钩码的重力？答：_(填填“有有”或或“没没有有”)方向方向 FC 没有没
23、有 解析解析(2)由于力是矢量，所以一定需要记录三段绳子所挂钩码个数以及三段绳由于力是矢量，所以一定需要记录三段绳子所挂钩码个数以及三段绳子的方向；子的方向；(4)以以FA、FB为邻边，画出平行四边形，如果为邻边，画出平行四边形，如果FA、FB所夹的对角线与所夹的对角线与FC，近似，近似共线等长，说明共线等长，说明FA、FB所夹的对角线表示的力即为所夹的对角线表示的力即为FA、FB的合力的合力(6)实验中钩码都是相同的，一个钩码受到的重力为一个单位力，只要计钩码的实验中钩码都是相同的，一个钩码受到的重力为一个单位力，只要计钩码的个数即可，故不需要测量钩码的重力个数即可，故不需要测量钩码的重力题
24、后反思题后反思本题的创新点本题的创新点实验方案的创新：利用带滑轮的木圆盘，通过三段绳子各悬挂一定数目的等质实验方案的创新：利用带滑轮的木圆盘，通过三段绳子各悬挂一定数目的等质量的钩码进行实验量的钩码进行实验训练训练1如图所示，某实验小组的同学利用如图所示，某实验小组的同学利用DIS实验装置研究支架上力的分实验装置研究支架上力的分解解A、B为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负到压力时读数为负A连接质量不计的细绳，可沿固定的板做圆弧形移动连接质量不计的细绳，可沿固定的板做圆弧形移动B固定固定不动
25、，通过光滑铰链连接长不动，通过光滑铰链连接长0.3 m的杆将细绳连接在杆右端的杆将细绳连接在杆右端O点构成支架保持杆点构成支架保持杆在水平方向，按如下步骤操作在水平方向，按如下步骤操作(g取取10 m/s2)：测量绳子与水平杆的夹角测量绳子与水平杆的夹角AOB；对两个传感器进行调零；对两个传感器进行调零；用另一根绳在用另一根绳在O点悬挂一个钩码，记录两个传感器的读数；点悬挂一个钩码，记录两个传感器的读数；取下钩码，移动传感器取下钩码，移动传感器A改变改变角角F1 0.05(2)本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是_.A因为事先忘记
26、调零因为事先忘记调零B何时调零对实验结果没有影响何时调零对实验结果没有影响C为了消除横杆自身重力对结果的影响为了消除横杆自身重力对结果的影响D可以完全消除实验的误差可以完全消除实验的误差解析解析(1)A传感器中的力均为正值，故传感器中的力均为正值，故A传感器对应的是表中力传感器对应的是表中力F1，平衡时，平衡时，mgF1sin，当，当30时，时，F11.001 N，可求得，可求得m0.05 kg.(2)在挂钩码之前，对传感器进行调零，目的是为了消除横杆自身重力对结果的在挂钩码之前，对传感器进行调零，目的是为了消除横杆自身重力对结果的影响，故影响，故C正确正确训练训练2某同学通过下述实验验证力的
27、平行四边形定则某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则实验步骤：实验步骤：将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向向如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为皮筋两端的位置标记为O1、O2，记录弹簧秤的示数，记录弹簧秤的示数F，测量并记录，测量并记录O1、O2间的距离间的距离(即橡皮筋的长度即橡皮筋的长度l)每次将弹簧秤示数改变每次将
28、弹簧秤示数改变0.50 N，测出所对应的，测出所对应的l，部分数据如下表所示：，部分数据如下表所示：F/N00.501.001.502.002.50l/cml010.9712.0213.0013.9815.05找出找出中中F2.50 N时橡皮筋两端的位置，重新标记为时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O，橡皮筋的拉力记为，橡皮筋的拉力记为FOO.在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤乙所示用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到钩的下端达到O点，将两笔尖的位置标记为点，
29、将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋，橡皮筋OA段的拉力记为段的拉力记为FOA，OB段的拉力记为段的拉力记为FOB10.00(9.9010.10均可均可)(2)测得测得OA6.00 cm，OB7.60 cm，则，则FOA的大小为的大小为_ N.(3)根据给出的标度，在图丁中作出根据给出的标度，在图丁中作出FOA和和FOB的合力的合力F的图示的图示(4)通过比较通过比较F与与_的大小和方向，即可得出实的大小和方向，即可得出实验结论验结论1.80(1.701.90均可均可)FOO 解析解析(1)在坐标系中描点，用平滑的曲线在坐标系中描点，用平滑的曲线(直线直线)将各点连接起来，不在直线上的点均匀将各
30、点连接起来，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧如图分布在直线的两侧如图1所示，由图线可知所示，由图线可知与横轴的交点与横轴的交点l010.00 cm.(2)橡皮筋的长度橡皮筋的长度lOAOB13.60 cm，由图由图1可得可得F1.80 N，所以，所以FOAFOBF1.80 N.(3)利用给出的标度作出利用给出的标度作出FOA和和FOB的图示，然后以的图示，然后以FOA和和FOB为邻边作出平行四为邻边作出平行四边形，过边形，过O点的对角线即为合力点的对角线即为合力F，如图，如图2所示所示(4)FOO的作用效果和的作用效果和FOA、FOB两个力的作用效果相同，两个力的作用效果相同，F是是FOA、FOB两个两个力的合力，所以只要比较力的合力，所以只要比较F和和FOO的大小和方向，即可得出实验结论的大小和方向，即可得出实验结论图图2谢谢观看
