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驗(yàn)證力的平行四邊形定則高三物理復(fù)習(xí)教案
【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/strong>
驗(yàn)證互成角度的兩個(gè)力合成時(shí)的平行四邊形定則.
【實(shí)驗(yàn)原理】
等效法:使一個(gè)力F的作用效果和兩個(gè)力F1、F2的作用效果都是讓同一條一端固定的橡皮條伸長(zhǎng)到某點(diǎn),所以這一個(gè)力F就是兩個(gè)力F1和F2的合力,作出F的圖示,再根據(jù)平行四邊形定則作出F1和F2的合力F的圖示,比較F和F的大小和方向是否都相同.
【實(shí)驗(yàn)器材】
方木板一塊、白紙、彈簧測(cè)力計(jì)(兩只)、橡皮條、細(xì)繩套(兩個(gè))、三角板、刻度尺、圖釘(幾個(gè))、細(xì)芯鉛筆.
【實(shí)驗(yàn)步驟】
�、庞脠D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(diǎn),橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套.
�、朴脙芍粡椈蓽y(cè)力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套,互成角度地拉像皮條,使橡皮條伸長(zhǎng)到某一位置O,如圖所示,記錄兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù),用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及此時(shí)兩細(xì)繩套的方向.
�、侵挥靡恢粡椈蓽y(cè)力計(jì)通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O,記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)和細(xì)繩套的方向.
⑷用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)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(cè)力計(jì)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(diǎn)畫平行四邊形的對(duì)角線,此對(duì)角線即為合力F的圖示.
�、捎每潭瘸邚腛點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作出只用一只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F的圖示.
�、时容^一下,力F與用平行四邊形定則求出的合力F的大小和方向是否相同.
錦囊妙訣:白紙釘在木板處,兩秤同拉有角度,讀數(shù)畫線選標(biāo)度,再用一秤拉同處,作出力的矢量圖.
交流與思考:每次實(shí)驗(yàn)都必須保證結(jié)點(diǎn)的位置保持不變,這體現(xiàn)了怎樣的物理思想方法?若兩次橡皮條的伸長(zhǎng)長(zhǎng)度相同,能否驗(yàn)證平行四邊形定則?
提示:每次實(shí)驗(yàn)保證結(jié)點(diǎn)位置保持不變,是為了使合力的作用效果與兩個(gè)分力共同作用的效果相同,這是物理學(xué)中等效替換的思想方法.由于力不僅有大小,還有方向,若兩次橡皮條的伸長(zhǎng)長(zhǎng)度相同但結(jié)點(diǎn)位置不同,說明兩次效果不同,不滿足合力與分力的關(guān)系,不能驗(yàn)證平行四邊形定則.
【誤差分析】
�、庞脙蓚�(gè)測(cè)力計(jì)拉橡皮條時(shí),橡皮條、細(xì)繩和測(cè)力計(jì)不在同一個(gè)平面內(nèi),這樣兩個(gè)測(cè)力計(jì)的水平分力的實(shí)際合力比由作圖法得到的合力小.
⑵結(jié)點(diǎn)O的位置和兩個(gè)測(cè)力計(jì)的方向畫得不準(zhǔn),造成作圖的誤差.
�、莾蓚�(gè)分力的起始夾角太大,如大于120,再重做兩次實(shí)驗(yàn),為保證結(jié)點(diǎn)O位置不變(即保證合力不變),則變化范圍不大,因而測(cè)力計(jì)示數(shù)變化不顯著,讀數(shù)誤差大.
�、茸鲌D比例不恰當(dāng)造成作圖誤差.
交流與思考:實(shí)驗(yàn)時(shí)由作圖法得到的合力F和單個(gè)測(cè)力計(jì)測(cè)量的實(shí)際合力F忘記標(biāo)注而造成錯(cuò)亂,你如何加以區(qū)分?
提示:由彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量合力時(shí)必須使橡皮筋伸直,所以與AO共線的合力表示由單個(gè)測(cè)力計(jì)測(cè)量得到的實(shí)際合力F,不共線的合力表示由作圖法得到的合力F.
【注意事項(xiàng)】
�、挪灰苯右韵鹌l端點(diǎn)為結(jié)點(diǎn),可拴一短細(xì)繩連兩細(xì)繩套,以三繩交點(diǎn)為結(jié)點(diǎn),應(yīng)使結(jié)點(diǎn)小些,以便準(zhǔn)確地記錄結(jié)點(diǎn)O的位置.
�、剖褂脧椈沙忧�,應(yīng)先調(diào)節(jié)零刻度,使用時(shí)不超量程,拉彈簧秤時(shí),應(yīng)使彈簧秤與木板平行.
�、窃谕淮螌�(shí)驗(yàn)中,橡皮條伸長(zhǎng)時(shí)的結(jié)點(diǎn)位置要相同.
⑷被測(cè)力的方向應(yīng)與彈簧測(cè)力計(jì)軸線方向一致,拉動(dòng)時(shí)彈簧不可與外殼相碰或摩擦.
�、勺x數(shù)時(shí)應(yīng)正對(duì)、平視刻度.
⑹兩拉力F1和F2夾角不宜過小,作力的圖示,標(biāo)度要一致.
交流與思考:如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究?jī)闪狭﹄S角度的變化規(guī)律?如何觀察合力的變化規(guī)律?
提示:保持兩力的大小不變,改變兩力之間的夾角,使兩力的合力發(fā)生變化,可以通過觀察結(jié)點(diǎn)的位置變化,判斷合力大小的變化情況,結(jié)點(diǎn)離固定點(diǎn)越遠(yuǎn),說明兩力的合力越大.
【正確使用彈簧秤】
�、艔椈沙拥倪x取方法是:將兩只彈簧秤調(diào)零后互鉤水平對(duì)拉,若兩只彈簧在對(duì)拉過程中,讀數(shù)相同,則可選;若讀數(shù)不同,應(yīng)另換彈簧,直至相同為止.
⑵彈簧秤不能在超出它的測(cè)量范圍的情況下使用.
�、鞘褂们耙獧z查指針是否指在零刻度線上,否則應(yīng)校正零位(無法校正的要記錄下零誤差).
�、缺粶y(cè)力的方向應(yīng)與彈簧秤軸線方向一致,拉動(dòng)時(shí)彈簧不可與外殼相碰或摩擦.
�、勺x數(shù)時(shí)應(yīng)正對(duì)、平視刻度.
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