1、實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證力的平行四邊形定則,我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了許多物理量其中體積、質(zhì)量、時(shí)間、長度的運(yùn)算所遵循的是代數(shù)的加減法則，為什么力的合成要遵循平行四邊形定則呢?這種運(yùn)算法則是否正確呢?,有同學(xué)提出以下猜想： 1.合力的大小只在分力夾角為銳角時(shí)遵循平行四邊形法則。 2.夾角為直角時(shí)，用勾股定理計(jì)算，不遵循平行四邊形法則。 同學(xué)們，你是怎樣認(rèn)為的呢？說說你的猜想。,1.掌握彈簧測力計(jì)的正確使用方法。 2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求，會對給定的實(shí)驗(yàn)步驟排序、糾錯(cuò)。 3.驗(yàn)證力的平行四邊形定則，培養(yǎng)用作圖法處理問題的能力。(重點(diǎn)),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)?zāi)康摹?一個(gè)力f的作用效果和兩個(gè)力f1、f

2、2的作用效果都是讓同一條一端固定的橡皮條伸長到同一點(diǎn),所以力f就是這兩個(gè)力f1和f2的合力,作出力f的圖示.再根據(jù)平行四邊形定則作出力f1和f2的合力f的圖示,比較f和f的大小和方向是否相同,若相同,則說明互成角度兩個(gè)力合成時(shí)遵循平行四邊形定則.,【實(shí)驗(yàn)原理】,方木板一塊、白紙、彈簧測力計(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)器材】,(1)在桌上平放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上。,【實(shí)驗(yàn)步驟】,(2)用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的a點(diǎn)，在橡皮條的另一端栓上兩條細(xì)繩套。,注意：請?jiān)O(shè)計(jì)好伸長結(jié)點(diǎn)的位置，以便作圖。,(3)用

3、兩個(gè)彈簧測力計(jì)分別勾住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置o。 (4)用鉛筆記下o點(diǎn)的位置和兩條細(xì)繩的方向，讀出兩個(gè)彈簧測力計(jì)的示數(shù)。,示數(shù),示數(shù),(5)用鉛筆和刻度尺在白紙上從o點(diǎn)沿著兩條細(xì)繩的方向畫直線，按著一定的標(biāo)度作出兩個(gè)力f1和f2的圖示。用平行四邊形定則求出合力。,f1,f2,f,(6)只用一個(gè)彈簧測力計(jì)，通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣位置o。讀出示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個(gè)力f的圖示。,f/,(7)比較f與用平行四邊形定則求得的合力f的大小和方向，看它們是否相等。,f1,f,f/,o,f/是理論值， f是實(shí)驗(yàn)值,f2,在誤差允許范圍內(nèi)，理論值和實(shí)

4、驗(yàn)值大小相等方向相同。驗(yàn)證了平行四邊形定則的正確性。,實(shí)驗(yàn)過程展示,1.用兩個(gè)測力計(jì)拉橡皮條時(shí),橡皮條、細(xì)繩和測力計(jì)不在同一個(gè)平面內(nèi),這樣兩個(gè)測力計(jì)的水平分力的實(shí)際合力比由作圖法得到的合力小. 2.結(jié)點(diǎn)o的位置和兩個(gè)測力計(jì)的方向畫得不準(zhǔn),造成作圖的誤差.,【誤差分析】,3.兩個(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，因而測力計(jì)示數(shù)變化不顯著,讀數(shù)誤差大. 4.作圖比例不恰當(dāng)造成作圖誤差.,1正確使用彈簧測力計(jì) (1)實(shí)驗(yàn)中的兩只彈簧測力計(jì)的選取方法是：將兩只彈簧測力計(jì)調(diào)零后互鉤水平對拉過程中，讀數(shù)相同，則可選；若讀數(shù)不同，應(yīng)另換

5、或調(diào)校，直至相同為止 (2)使用彈簧測力計(jì)測力時(shí)，讀數(shù)應(yīng)盡量大些，但不能超出它的測量范圍,【注意事項(xiàng)】,(3)使用前要檢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)還需用鉤碼檢查是否存在示值誤差，若存在，應(yīng)加以校正 (4)被測力的方向應(yīng)與彈簧測力計(jì)軸線方向一致，拉動時(shí)彈簧及掛鉤不可與外殼相碰以避免產(chǎn)生摩擦 (5)讀數(shù)時(shí)應(yīng)正對、平視刻度,2規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作 (1)不要直接以橡皮條端點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，可用一段細(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 (2)在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長時(shí)結(jié)點(diǎn)o的位置一定要相同 (3)不要用老化的橡皮條，檢查方法是用一個(gè)彈

6、簧測力計(jì)拉橡皮條，要反復(fù)做幾次，使橡皮條拉到相同的長度看彈簧測力計(jì)讀數(shù)有無變化,(4)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)繩套的方向畫直線，應(yīng)在細(xì)繩套末端用鉛筆畫一個(gè)點(diǎn)，取掉細(xì)繩套后，再將所標(biāo)點(diǎn)與o點(diǎn)連一直線確定力的方向 (5)在同一次實(shí)驗(yàn)中，畫力的圖示所選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選取標(biāo)度，使所作力的圖示稍大一些 (6)兩拉力f1和f2夾角不宜過小。,1.實(shí)驗(yàn)時(shí)由作圖法得到的合力f和單個(gè)彈簧測力計(jì)測量的實(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:由彈簧測力計(jì)測量合力時(shí)必須使橡皮筋伸直,所以與ao共線的合力表示由單個(gè)測力計(jì)測量得到的實(shí)際合力f，不共線的合力表示由作圖法得到

7、的合力f.,【交流與思考】,2.如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究兩力合力隨角度的變化規(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.,3.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長度相同,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)中等效替代的思想方法.由于力不僅有大小,還有方向，若兩次橡皮條的伸長長度相同但結(jié)點(diǎn)位置不同，說明兩次效果不同,不滿足合

8、力與分力的關(guān)系,不能驗(yàn)證平行四邊形定則.,【典例1】如圖所示是甲、乙兩位同學(xué)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，若用f表示兩個(gè)分力f1、f2的合力，用f表示f1和f2的等效力，則可以判斷_(選填“甲”或“乙”)同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是尊重事實(shí)的,解析：由題設(shè)可知，f為f1和f2的合力，通過平行四邊形定則所得，而f是f1和f2的等效力，即用一只彈簧測力計(jì)拉橡皮條時(shí)的拉力，顯然f的方向應(yīng)在細(xì)線的方向上，因甲同學(xué)f的方向與細(xì)繩在同一直線上，故甲同學(xué)是尊重事實(shí)的 答案：甲 本題解答的重點(diǎn)在f的方向的確定上兩位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都有誤差，這是正常的，但乙同學(xué)很明顯在f的方向的確定上違背了實(shí)驗(yàn)的要求

9、，作圖是錯(cuò)誤的,【典例2】將橡皮筋的一端固定在a點(diǎn),另一端拴上兩根細(xì)繩,每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程為5 n、最小刻度為0.1 n的彈簧測力計(jì).沿著兩個(gè)不同的方向拉彈簧測力計(jì).當(dāng)橡皮筋的活動端拉到o點(diǎn)時(shí),兩根細(xì)繩相互垂直,如圖所示.這時(shí)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出.,(1)由圖可讀得兩個(gè)相互垂直的拉力的大小分別為 _n和_n. (2)在下圖所示的方格紙上按作圖法的要求畫出這 兩個(gè)力及它們的合力.,解析： (1)兩彈簧測力計(jì)的讀數(shù)分別為4.0n和2.5n. (2)作出合力如下圖所示,1.合力與分力的概念： 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到同一點(diǎn),所以力

10、f就是這兩個(gè)力f1和f2的合力。,2.力的合成： 作出力f的圖示，再根據(jù)平行四邊形定則作出力f1和f2 的合力f的圖示,比較f和f的大小和方向是否相同,若相同,則說明互成角度兩個(gè)力合成時(shí)遵循平行四邊形定則。,1.在做驗(yàn)證力的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)時(shí)，先用兩 個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮條，再用一個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡 皮條，兩次須使橡皮條的結(jié)點(diǎn)達(dá)到同一位置，這樣 做是為了() a.便于測量力的大小 b.使兩個(gè)分力和它的合力產(chǎn)生相同的效果 c.使兩個(gè)分力和它的合力有相同的作用點(diǎn) d.便于畫出分力與合力的方向,bc,2.(1)在做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)時(shí)， 需要的器材有：方木板、白紙、細(xì)繩套兩個(gè)、三角 板

11、、刻度尺、圖釘幾個(gè)，還需要_ _. (2)在做上述實(shí)驗(yàn)時(shí)，在水平放置的木板上墊上一張 白紙，把橡皮條的一端固定在板上，另一端結(jié)兩個(gè) 細(xì)繩套，通過細(xì)繩用兩個(gè)互成角度的彈簧測力計(jì)拉 橡皮條，使結(jié)點(diǎn)移到某一位置o，此時(shí)需記下： _;_;_. 然后用一個(gè)彈簧測力計(jì)把橡皮條拉長，使結(jié)點(diǎn)到達(dá) _，再記下_.,【解題指導(dǎo)】實(shí)驗(yàn)中要記錄橡皮條拉伸后o點(diǎn)的位置、彈簧測力計(jì)的讀數(shù)及力的方向. 答案： (1)彈簧測力計(jì)兩個(gè)、橡皮條一根、鉛筆一支 (2) o點(diǎn)位置 細(xì)繩所指方向 相應(yīng)彈簧測力計(jì)讀數(shù) 同一位置o點(diǎn) 彈簧測力計(jì)讀數(shù),3.某同學(xué)在家中嘗試驗(yàn)證力的平行四邊形定則， 他找到三條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干

12、小重物，以及刻度尺、 三角板、鉛筆、細(xì)繩、白紙、釘子， 設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：將兩條橡皮筋的 一端分別掛在墻上的兩個(gè)釘子a、b 上，另一端與第二條橡皮筋連接，結(jié)點(diǎn)為o，將第三條橡皮筋的另一端通過細(xì)繩掛一重物.,(1)為完成實(shí)驗(yàn)，下述操作中必需的是_. 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(diǎn)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(yàn)證，可采用的方法是_.,【解析】(1)選b、c、d.本實(shí)驗(yàn)中，結(jié)點(diǎn)o受三個(gè) 拉力處于靜止?fàn)顟B(tài)，三力彼此平衡，任意兩個(gè)力 的合力與第三個(gè)力等值反向.只要以兩橡皮筋的伸 長量代表兩個(gè)拉力的大小，沿oa、ob方向?yàn)猷忂?作平行四邊形，只要該平行四邊形的對角線與懸 掛重物的橡皮筋在一條直線上，與表示其拉力的 線段相等，即驗(yàn)證了平行四邊形定則，故實(shí)驗(yàn)要,測量橡皮筋的原長、懸掛重物后的長度，才能算出橡皮筋受力后的伸長量，為了確定拉力的方向，每次必須記錄結(jié)點(diǎn)o的位置.因此必需的是b、c、d. (2)由于釘子位置固定，可改變的條件只能是所懸掛的重物的質(zhì)量. 答案:(1)b、c、d (2)所懸掛的重物的質(zhì)量,4.在“驗(yàn)證力的平行四邊形 定則”的實(shí)驗(yàn)中，兩只彈簧 測力計(jì)的拉力f1和f2已于右 圖中作出了它們的圖示，o 點(diǎn)是橡皮條