2021版高考物理大一轮复习通用版课件：实验三　验证力的平行四边形定则课件PPT

这是一份2021版高考物理大一轮复习通用版课件：实验三　验证力的平行四边形定则课件PPT，共30页。PPT课件主要包含了热点一教材原型实验，热点二实验拓展创新，ACD，竖直向上，F1与F′1的大小，三细线的方向，结点O的位置等内容，欢迎下载使用。
题型1|实验原理与操作例1 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选项是________和________；②遗漏的内容分别是________________________________________和________________________________________________________．
C中应加上“记下两条细绳的方向”
E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”
解析：(1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿AO方向；而根据平行四边形定则作出的合力，由于误差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿AO方向的是F′.(2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们的作用效果可以等效替代，B正确．(3)①根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作步骤可知，有重要遗漏的步骤的序号是C、E.②在C中未记下两条细绳的方向，E中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置O.
题型2|数据处理及分析例2 [2017·全国卷Ⅲ，22]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1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图(a)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y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出．测力计的示数如图(b)所示，F的大小为________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(a)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＝4.2 N和F2＝5.6 N.①用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O为作用点，在图(a)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________N，F合与拉力F的夹角的正切值为________．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)由题图可知，F的大小为4.0 N．(2)①根据题意画出F1、F2的图示，如图所示，F1用长为21 mm的线段表示，F2用长为28 mm的线段表示．②根据图示，测得合力F合的长度为20 mm，则F合的大小为4.0 N，利用作图法可得，F合与F夹角的正切值为0.05.
练1　某研究小组做“验证力的平行四边形定则”的实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为0～5 N的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，刻度尺，图钉(若干个)．(1)如图所示的弹簧测力计的示数为________N.(2)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的是________(填选项前的字母)．A．橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力要适当大些B．再次进行验证时，结点O的位置必须保持相同C．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．拉橡皮条的细绳要长一些，标记同一细绳方向的两点要远一些
(3)该小组的同学用如图2所示的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O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如图3所示，其中对于提高实验精度最有利的是________(填选项字母)．
解析：(2)合力与分力的关系为等效替代的关系，效果是相同的，所以在同一次实验时，需要让两个力拉橡皮条和一个力拉橡皮条产生的作用效果相同，则结点O的位置一定要相同，同时拉力要适当大一些，可以有效减小误差，选项A正确；在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，选项B错误；使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线，可以减小因摩擦产生的误差，读数时视线应正对测力计刻度，可以减小偶然误差，选项C正确；拉橡皮条的细绳要长一些，标记同一细绳方向的两点要远一些，可以减小方向误差，选项D正确．(3)为了便于确定拉力的方向，拉橡皮条的细绳要稍长一些，同时在纸上描点时，所描的点不要太靠近结点，A图中所描的点太靠近结点，选项A错误；B图中所描的点到结点的距离适中，力的大小适中，而且两个力的夹角的大小也适中，选项B正确；实验要方便、准确，两分力适当大点，C图中的读数相对于选取的单位长度的力作图时线段太短，产生的相对误差太大，选项C错误；D图中两个分力之间的夹角太小，这样相对误差较大，选项D错误．
练2　[2020·广东模拟]如图甲所示是“验证力的平行四边形定则”的实验装置图，其中A为固定橡皮条的图钉，O点为橡皮条与细绳的结点，OB和OC均为一端连接弹簧测力计的挂钩，另一端连接结点O的细绳．图乙是某实验小组在白纸上根据实验结果画出的图．(1)本实验采用的科学方法是________．A．理想实验法 B．控制变量法C．等效替代法 D．建立物理模型法
解析：(1)合力与分力是等效替代的关系，所以本实验采用的科学方法是等效替代法，C正确．
(2)实验中，小张同学在坐标纸上画出了如图丙所示的两个已知力F1和F2，图中小正方形的边长表示2 N，F为根据平行四边形定则作出的合力(图中未画出)，设F1、F2与F的夹角分别为θ1与θ2，则下列选项正确的是________．A．F1＝4 N B．F＝12 N C．θ1＝35° D．θ1