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高中物理驗(yàn)證力的平行四邊形定則教案設(shè)計(jì)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/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．
二、實(shí)驗(yàn)原理
如果使F1、F2的共同作用效果與另一個(gè)力F′的作用效果相同(橡皮條在某一方向伸長(zhǎng)一定的長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)大小相等、方向相同．
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．
三、實(shí)驗(yàn)步驟
�。ㄒ唬x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(diǎn)，橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套．
（二）、操作與記錄
2. 用兩只彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地 拉橡皮條，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．
3．只用一只彈簧測(cè)力計(jì)通過(guò)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．
(三)、作圖及分析
4．改變兩個(gè)力F1與F2的大小和夾角，再重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次．
5．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(guò)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．
6．用刻度尺從O點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作出這只彈簧測(cè)力計(jì)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(xiàng)
1．位置不變：在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長(zhǎng)時(shí)結(jié)點(diǎn)的位置一定要相同．
2．角度合適：用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)鉤住細(xì)繩套互成角度地拉橡皮條時(shí)，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(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)盡量大一些．
(2)細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)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(gè)投影點(diǎn)，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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的誤差除彈簧測(cè)力計(jì)本身的誤差外，還主要來(lái)源于以下兩個(gè)方面：
1．讀數(shù)誤差
減小讀數(shù)誤差的方法：彈簧測(cè)力計(jì)數(shù)據(jù)在允許的情況下，盡量大一些．讀數(shù)時(shí)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(shí)兩力的對(duì)邊一定要平行，兩個(gè)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(shí)驗(yàn)中不要把F1、F2間的夾角取得太大。
例1、對(duì)實(shí)驗(yàn)原理誤差分析及讀數(shù)能力的考查：(1)某實(shí)驗(yàn)小組在探究合力的方法時(shí)，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(shí)驗(yàn)時(shí)，需要兩次拉伸橡皮條，一次是通過(guò)兩細(xì)繩用兩個(gè)彈簧秤互成角度地拉橡皮條，另一次是用一個(gè)彈簧秤通過(guò)細(xì)繩拉橡皮條．實(shí)驗(yàn)對(duì)兩次拉伸橡皮條的要求中，下列哪些說(shuō)法是正確的_BD_______．(填字母代號(hào))
A．將橡皮條拉伸相同長(zhǎng)度即可
B．將橡皮條沿相同方向拉到相同長(zhǎng)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(diǎn)拉到相同位置
(2)同學(xué)們?cè)诓僮鬟^(guò)程中有如下議論，其中對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有益的說(shuō)法是__AD______．(填字母代號(hào))
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(shí)拉細(xì)繩時(shí)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(zhǎng)些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些
(3)彈簧測(cè)力計(jì)的指針如圖所示，由圖可知拉力的大小為__4.00____N.
例2對(duì)實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程的考察： 某同學(xué)在家中嘗試驗(yàn)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(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，另一端與第三條橡皮筋連接，結(jié)點(diǎn)為O，將第三條橡皮筋的另一端通過(guò)細(xì)繩掛一重物，如圖所示
(1)為完成該實(shí)驗(yàn)，下述操作中必需的是___bcd _____．
a．測(cè)量細(xì)繩的長(zhǎng)度
b．測(cè)量橡皮筋的原長(zhǎng)
c．測(cè)量懸掛重物后橡皮筋的長(zhǎng)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________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(lái)驗(yàn)證力的平行四邊形定則：在豎直木板上鋪有白紙，固定兩個(gè)光滑的滑輪A和B，將繩子打一個(gè)結(jié)點(diǎn)O，每個(gè)鉤碼的重量相等，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，根據(jù)鉤碼個(gè)數(shù)讀出三根繩子的拉力F1、F2和F3，回答下列問(wèn)題：
(1)改變鉤碼個(gè)數(shù)，實(shí)驗(yàn)?zāi)芡瓿傻氖?(BCD )
A．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝N2＝2，N3＝4
B．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝N3＝3，N2＝4
C．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝N2＝N3＝4
D．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝3，N2＝4，N3＝5
(2)在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個(gè)步驟是 ( A )
A．標(biāo)記結(jié)點(diǎn)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(zhǎng)度
C．用量角器量出三段繩子之間的夾角
D．用天平測(cè)出鉤碼的質(zhì)量
(3)在作圖時(shí)，你認(rèn)為圖中____甲____是正確的．(填“甲”或“乙”)
當(dāng)堂反饋：
1、“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)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(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩．圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是__B______．
A．理想實(shí)驗(yàn)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(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(diǎn)，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(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長(zhǎng)，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O.記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)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(cè)力計(jì)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(cè)力計(jì)，通過(guò)細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長(zhǎng)，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(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．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(hào)是__C______和____E____；
(2)遺漏的內(nèi)容分別是________________________________________________________________________
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