高中物理驗證力的平行四邊形定則教案設(shè)計

　　一、實驗?zāi)康?/strong>

　　驗證互成角度的兩個力合成時的平行四邊形定則．

　　二、實驗原理

　　如果使F1、F2的共同作用效果與另一個力F′的作用效果相同(橡皮條在某一方向伸長一定的長度)，那么根據(jù)F1、F2用平行四邊形定則求出的合力F，應(yīng)與F′在實驗誤差允許范圍內(nèi)大小相等、方向相同．

　　實驗器材

　　方木板一塊、白紙、彈簧測力計(兩只)、橡皮條、細(xì)繩套(兩個)、三角板、刻度尺、圖釘(幾個)、細(xì)芯鉛筆．

　　三、實驗步驟

　�。ㄒ唬�、儀器的安裝

　　1．用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上．并用圖釘把橡皮條的一端固定在A點，橡皮條的另一端拴上兩個細(xì)繩套．

　�。ǘ�）、操作與記錄

　　2. 用兩只彈簧測力計分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地 拉橡皮條，使橡皮條伸長到某一位置O，如圖所示，記錄兩彈簧測力計的讀數(shù)，用鉛筆描下O點的位置及此時兩細(xì)繩套的方向．

　　3．只用一只彈簧測力計通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點拉到同樣的位置O，記下彈簧測力計的讀數(shù)和細(xì)繩套的方向．

　　(三)、作圖及分析

　　4．改變兩個力F1與F2的大小和夾角，再重復(fù)實驗兩次．

　　5．用鉛筆和刻度尺從結(jié)點O沿兩條細(xì)繩套方向畫直線，按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測力計的讀數(shù)F1和F2的圖示，并以F1和F2為鄰邊用刻度尺作平行四邊形，過O點畫平行四邊形的對角線，此對角線即為合力F的圖示．

　　6．用刻度尺從O點按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作出這只彈簧測力計的拉力F′的圖示．

　　7．比較一下，力F′與用平行四邊形定則求出的合力F在誤差范圍內(nèi)大小和方向上是否相同．

　　四、注意事項

　　1．位置不變：在同一次實驗中，使橡皮條拉長時結(jié)點的位置一定要相同．

　　2．角度合適：用兩個彈簧測力計鉤住細(xì)繩套互成角度地拉橡皮條時，其夾角不宜太小，也不宜太大，以60°～100°之間為宜．

　　3．盡量減少誤差

　　(1)在合力不超出量程及在橡皮條彈性限度內(nèi)的前提下，測量數(shù)據(jù)應(yīng)盡量大一些．

　　(2)細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些，便于確定力的方向．不要直接沿細(xì)繩套方向畫直線，應(yīng)在細(xì)繩套兩端畫個投影點，去掉細(xì)繩套后，連直線確定力的方向．

　　4．統(tǒng)一標(biāo)度：在同一次實驗中，畫力的圖示選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選定標(biāo)度，使力的圖示稍大一些．

　　五、誤差分析

　　本實驗的誤差除彈簧測力計本身的誤差外，還主要來源于以下兩個方面：

　　1．讀數(shù)誤差

　　減小讀數(shù)誤差的方法：彈簧測力計數(shù)據(jù)在允許的情況下，盡量大一些．讀數(shù)時眼睛一定要正視，要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄．

　　2．作圖誤差

　　減小作圖誤差的方法：作圖時兩力的對邊一定要平行，兩個分力F1、F2間的夾角越大，用平行四邊形作出的合力F的誤差ΔF就越大，所以實驗中不要把F1、F2間的夾角取得太大。

　　例1、對實驗原理誤差分析及讀數(shù)能力的考查：(1)某實驗小組在探究合力的方法時，先將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上帶有繩套的兩根細(xì)繩．實驗時，需要兩次拉伸橡皮條，一次是通過兩細(xì)繩用兩個彈簧秤互成角度地拉橡皮條，另一次是用一個彈簧秤通過細(xì)繩拉橡皮條．實驗對兩次拉伸橡皮條的要求中，下列哪些說法是正確的_BD_______．(填字母代號)

　　A．將橡皮條拉伸相同長度即可

　　B．將橡皮條沿相同方向拉到相同長度

　　C．將彈簧秤都拉伸到相同刻度

　　D．將橡皮條和細(xì)繩的結(jié)點拉到相同位置

　　(2)同學(xué)們在操作過程中有如下議論，其中對減小實驗誤差有益的說法是__AD______．(填字母代號)

　　A．彈簧秤、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行

　　B．兩細(xì)繩之間的夾角越大越好

　　C．用兩彈簧秤同時拉細(xì)繩時兩彈簧秤示數(shù)之差應(yīng)盡可能大

　　D．拉橡皮條的細(xì)繩要長些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點要遠(yuǎn)些

　　(3)彈簧測力計的指針如圖所示，由圖可知拉力的大小為__4.00____N.

　　例2對實驗操作過程的考察： 某同學(xué)在家中嘗試驗證平行四邊形定則，他找到三條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、鉛筆、細(xì)繩、白紙、釘子，設(shè)計了如下實驗：將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個釘子A、B上，另一端與第三條橡皮筋連接，結(jié)點為O，將第三條橡皮筋的另一端通過細(xì)繩掛一重物，如圖所示

　　(1)為完成該實驗，下述操作中必需的是___bcd _____．

　　a．測量細(xì)繩的長度

　　b．測量橡皮筋的原長

　　c．測量懸掛重物后橡皮筋的長度

　　d．記錄懸掛重物后結(jié)點O的位置

　　(2)釘子位置固定，欲利用現(xiàn)有器材，改變條件再次驗證，可采用的方法是________改變重物質(zhì)量______．

　　例3:有同學(xué)利用如圖2－3－4所示的裝置來驗證力的平行四邊形定則：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)點O，每個鉤碼的重量相等，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時，根據(jù)鉤碼個數(shù)讀出三根繩子的拉力F1、F2和F3，回答下列問題：

　　(1)改變鉤碼個數(shù)，實驗?zāi)芡瓿傻氖?(BCD  )

　　A．鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝2，N3＝4

　　B．鉤碼的個數(shù)N1＝N3＝3，N2＝4

　　C．鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝N3＝4

　　D．鉤碼的個數(shù)N1＝3，N2＝4，N3＝5

　　(2)在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個步驟是 ( A )

　　A．標(biāo)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(rèn)為圖中____甲____是正確的．(填“甲”或“乙”)

　　當(dāng)堂反饋：

　　1、“驗證力的平行四邊形定則”的實驗情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點，OB和OC為細(xì)繩．圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖．

　　(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___ F′_____．

　　(2)本實驗采用的科學(xué)方法是__B______．

　　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

　　2、某同學(xué)做“驗證力的平行四邊形定則”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(xì)繩，細(xì)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)點到達(dá)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(biāo)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(xì)繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個力F′的圖示；

　　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：(1)有重要遺漏的步驟的序號是__C______和____E____；

　　(2)遺漏的內(nèi)容分別是________________________________________________________________________

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