实验3:验证力的平行四边形定则
1.(20xx年高考天津卷第9。2题)在探究合力的方法时,先将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上带有绳套的两根细绳。实验时,需要两次拉伸橡皮条,一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条,另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条。
○1实验对两次拉伸橡皮条的要求中,下列哪些说法是正确的(填字母代号)
A.将橡皮条拉伸相同长度即可B.将橡皮条沿相同方向拉到相同长度
C.将弹簧秤都拉伸到相同刻度D.将橡皮条和绳的结点拉到相同位置
○2同学们在操作过程中有如下议论,其中对减小实验误差有益的说法是(填字母代号)
A.两细绳必须等长
B.弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行
C.用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大
D.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些
答案:(2)①BD;②BD
【解析】①因为力是矢量,所以选BD。
E.②因为力要在同一平面内,所以选B,另外,拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些,可以使力的方向画得较准确,所以选D。
本题考查力的平行四边形法则实验。
2.(2009。17分)(1)在“验证力的平行四边形定则”实验中,需要将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上两根细绳,细绳的一另一端都有绳套(如图)。实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套,并互成角度地拉像皮条。某同学认为在此过程中必须注意以下几项:(05全国Ⅰ)
A.两根细绳必须等长
B.橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上。
C.在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行。
其中正确的是。(填入相应的字母)
【答案】C。
3.(2009高考山东23.(1))某同学在家中尝试验证平行四边形定则,他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小事物,以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉字,设计了如下实验:将两条橡皮筋的一端分别在墙上的两个钉子A、B上,另一端与第二条橡皮筋连接,结点为O,将第三条橡皮筋的另一端通过细胞挂一重物。
①为完成实验,下述操作中必需的是。
a.测量细绳的长度
b.测量橡皮筋的原长
c.测量悬挂重物后像皮筋的长度
d.记录悬挂重物后结点O的位置
②钉子位置固定,欲利用现有器材,改变条件再次实验证,可采用的方法是
【答案】(1)①bcd②更换不同的小重物
4.2005全国理综卷第22(1)题(17分)(1)在“验证力的平行四边形定则”实验中,需要将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上两根细绳,细绳的一另一端都有绳套(如图)。实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套,并互成角度地拉像皮条。某同学认为在此过程中必须注意以下几项:(05全国Ⅰ)
A.两根细绳必须等长
B.橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上。
C.在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行。
其中正确的是。(填入相应的字母)
(1)答案:C
20xx高考物理大一轮复习实验03探究力的平行四边形定则学案新人教版
实验03探究力的平行四边形定则
(对应学生用书P32)
一、实验目的
1.掌握弹簧测力计的正确使用方法.
2.验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则.
二、实验原理
互成角度的两个力与一个力产生相同的效果,看它们用平行四边形定则求出的合力与这一个力是否在实验误差允许范围内相等.
三、实验器材
木板、白纸、图钉若干,橡皮条、细绳、弹簧秤两个、三角板、刻度尺
四、实验步骤
1.用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上.
2.用两个弹簧秤分别钩拉两个细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O.
3.用铅笔描下结点O的位置和两条细绳的方向,并记录弹簧秤的读数,利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F.
4.只用一个弹簧秤,通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O,记下弹簧秤的读数F′和细绳的方向.
5.比较F′与用平行四边形定则求得的合力F,在实验误差允许的范围内是否相等.
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和OC为细绳,图乙是在白纸上根据实验结果画出的图.
图甲图乙
(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;
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,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力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序号是____________和____________;
②遗漏的内容分别是____________和____________.
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,故B正确.(3)①根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作规程可知,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.
答案:(1)F′(2)B(3)①CE②C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”
一、弹簧测力计的使用
1.将两只弹簧测力计调零后水平互钩对拉过程中,读数相同,可选;若不同,应另换或调校,直至相同为止.
2.使用时,读数应尽量大些,但不能超出范围.
3.被测力的方向应与轴线方向一致.
4.读数时应正对、平视刻度.
二、注意事项
1.位置不变:在同一次实验中,使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同.
2.角度合适:用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时,其夹角不宜太小,也不宜太大,以60°~100°之间为宜.
3.在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些,细绳套应适当长一些,便于确定力的方向.
4.统一标度:在同一次实验中,画力的图示选定的标度要相同,并且要恰当选定标度,使力的图示稍大一些.
三、误差分析
1.误差除弹簧测力计本身的误差外,还有读数误差、作图误差等.
2.减小误差的办法:
(1)实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度,要按有效数字和弹簧测力计的精度正确读数和记录.
(2)作图时用刻度尺借助于三角板,使表示两力的对边一定要平行.
(20xx全国卷Ⅲ)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1mm)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=4.2N和F2=5.6N.
(i)用5mm长度的线段表示1N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.
(ii)F合的大小____________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)如题给测力计示数可知,读数为4.0N.
(2)
作力F1、F2的图示,作出合力F合,F合长为20mm,所以F合大小为4.0N,F合与拉力F的夹角的正切值为0.05.
答案:(1)4.0(2)(i)见解析图(ii)4.00.05
[跟踪训练]
1.(20xx山西太原模拟)在“验证力的平行四边形定则”的实验中,实验小组找到一组橡皮筋和一个弹簧测力计,他们进行了如下操作,请将实验操作和处理补充完整.
图1图2
(1)用刻度尺测量橡皮筋的自然长度L=20cm;
(2)将橡皮筋一端固定在水平面上,用弹簧测力计沿水平方向拉橡皮筋的另一端,测量橡皮筋的长度,记录测力计的示数,分析数据,得出结论:橡皮筋的弹力与其伸长量成正比,且比例系数为k=0.10N/cm;
(3)将橡皮筋的两端固定在水平面上的A、B两点,A、B两点间距为20cm;
(4)将弹簧测力计挂在橡皮筋的中点,用手在水平面内沿垂直方向拉测力计,稳定后如图1所示,测得橡皮筋的总长度为40cm.弹簧测力计的示数如图2所示,则读数为F=____________N;
(5)根据上述数据可求的橡皮筋此时的弹力T=__________N;
(6)在图1中根据给出的标度,作出橡皮筋对挂钩拉力的合力F′的图示;
(7)比较F′与____________(填物理量的符号)的大小是否相等、方向是否相同,即可得出实验结论.
解析:(4)由图2可知弹簧测力计读数为3.46N;
(5)橡皮筋的形变量为40cm-20cm=20cm=0.2m,所以弹力F=kx=2.0N;(6)如图.(7)理论上橡皮筋的合力与弹簧拉力等大反向,所以要比较F′与F的大小是否相等、方向是否相同.
答案:(4)3.46(3.45~3.47)(5)2.00(2或2.0)(6)见解析图(7)F
(对应学生用书P34)
以本实验为背景,以实验中操作的注意事项、误差来源设置条件,或通过改变实验条件、实验仪器设置题目.
1.对实验原理的理解、实验方法的迁移
2.实验器材的改进
(1)橡皮筋――→替代弹簧测力计
(2)钩码――→替代弹簧测力计
(20xx山东卷)某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则.
实验步骤:
①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上,使其轴线沿竖直方向.
②如图甲所示,将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上,另一端用圆珠笔尖竖直向下拉,直到弹簧秤示数为某一设定值时,将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2,记录弹簧秤的示数F,测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l).每次将弹簧秤示数改变0.50N,测出所对应的l,部分数据如下表所示:
图甲
F(N)00.501.001.502.002.50
l(cm)l010.9712.0213.0013.9815.05
③找出②中F=2.50N时橡皮筋两端的位置,重新标记为O、O′,橡皮筋的拉力记为FOO′.
图乙
④在秤钩上涂抹少许润滑油,将橡皮筋搭在秤钩上,如图乙所示.用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端,使秤钩的下端达到O点,将两笔尖的位置标记为A、B,橡皮筋OA段的拉力记为FOA,OB段的拉力记为FOB.
完成下列作图和填空:
(1)利用表中数据在图丙中画出Fl图线,根据图线求得l0=__________cm.
图丙
(2)图丁中测得OA=6.00cm,OB=7.60cm,则FOA的大小为____________N.
(3)根据图丁中给出的标度,作出FOA和FOB的合力F′的图示.
图丁
(4)通过比较F′与____________的大小和方向,即可得出实验结论.
解析:(1)根据表格数据,作出Fl图线,图线的横截距即表示橡皮筋原长,因此l0=10.0cm.(2)橡皮筋总长l=OA+OB=13.60cm,根据Fl图线,可读出弹簧长度l=13.60cm时橡皮筋的拉力为1.80N.(3)根据平行四边形定则作图,对角线表示合力F′.(4)若F′与FOO′在误差范围内大小相等、方向相同,就表明力的平行四边形定则是正确的.
答案:(1)如图1所示10.0(9.8、9.9、10.1均正确)
图1
(2)1.80(1.70~1.90均正确)
(3)如图2所示(4)FOO′高考物理易错实验题知识点:验证力的平等四边形定则
一名优秀的教师在教学时都会提前最好准备,教师要准备好教案,这是教师的任务之一。教案可以保证学生们在上课时能够更好的听课,帮助教师在教学期间更好的掌握节奏。优秀有创意的教案要怎样写呢?小编经过搜集和处理,为您提供高考物理易错实验题知识点:验证力的平等四边形定则,仅供参考,希望能为您提供参考!
20xx年高考物理易错实验题知识点:验证力的平等四边形定则
实验题是高考物理的必考题型,想要轻松做答高考物理实验题必须掌握一些知识点,下面xx为大家带来20xx年高考物理易错实验题知识点【验证力的平等四边形定则】,希望大家能够记忆好这些知识点。
1、目的:验证平行四边形法则。
2、器材:方木板一个、白纸一张、弹簧秤两个、橡皮条一根、细绳套两个、三角板、刻度尺,图钉几个。
3、主要测量:
a、用两个测力计拉细绳套使橡皮条伸长,绳的结点到达某点O。
结点O的位置。
记录两测力计的示数F1、F2。
两测力计所示拉力的方向。
b、用一个测力计重新将结点拉到O点。
记录弹簧秤的拉力大小F及方向。
4、作图:刻度尺、三角板
5、减小误差的方法:
a、测力计使用前要校准零点。
b、方木板应水平放置。
c、弹簧伸长方向和所测拉力方向应一致,并与木板平行。
d、两个分力和合力都应尽可能大些。
e、拉橡皮条的细线要长些,标记两条细线方向的两点要尽可能远些。
f、两个分力间的夹角不宜过大或过小,一般取600---1200为宜
以上就是xx为大家带来的20xx年高考物理易错实验题知识点【验证力的平等四边形定则】,希望大家能够掌握好这些实验知识点,这样将来才能轻松应对物理实验题。
高考物理第一轮总复习磁场对电流的作用安培力(左手定则)教案23
散磁场对电流的作用——安培力(左手定则)
基础知识
一、安培力
1.安培力:通电导线在磁场中受到的作用力叫做安培力.
说明:磁场对通电导线中定向移动的电荷有力的作用,磁场对这些定向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力.
实验:注意条件
①I⊥B时A:判断受力大小(由偏角大小判断)改变I大小,偏角改变;I大小不变,改变垂直磁场的那部分导线长度;改变B大小.
B:F安方向与I方向B方向关系:(改变I方向;改变B方向;同时改变I和B方向)
F安方向:安培左手定则,F安作用点在导体棒中心。(通电的闭合导线框受安培力为零)
②I//B时,F安=0,该处并非不存在磁场。
③I与B成夹角时,F=BILSin(为磁场方向与电流方向的夹角)。
有用结论:“同向电流相互吸引,反向电流相排斥”。不平行时有转运动到方向相同且相互靠近的趋势。
2.安培力的计算公式:F=BILsinθ(θ是I与B的夹角);
①I⊥B时,即θ=900,此时安培力有最大值;公式:F=BIL
②I//B时,即θ=00,此时安培力有最小值,F=0;
③I与B成夹角时,00<B<900时,安培力F介于0和最大值之间.
3.安培力公式的适用条件:
①公式F=BIL一般适用于匀强磁场中I⊥B的情况,对于非匀强磁场只是近似适用(如对电流元)但对某些特殊情况仍适用.
如图所示,电流I1//I2,如I1在I2处磁场的磁感应强度为B,则I1对I2的安培力F=BI2L,方向向左,
同理I2对I1,安培力向右,即同向电流相吸,异向电流相斥.
②根据力的相互作用原理,如果是磁体对通电导体有力的作用,则通电导体对磁体有反作用力.
两根通电导线间的磁场力也遵循牛顿第三定律.
二、左手定则
1.安培力方向的判断——左手定则:
伸开左手,使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内,让磁感线垂直穿过手心,并使四指指向电流方向,这时手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直,大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向.
2.安培力F的方向:F⊥(B和I所在的平面);即既与磁场方向垂直,又与通电导线垂直.但B与I的方向不一定垂直.
3.安培力F、磁感应强度B、电流1三者的关系
①已知I,B的方向,可惟一确定F的方向;
②已知F、B的方向,且导线的位置确定时,可惟一确定I的方向;
③已知F,1的方向时,磁感应强度B的方向不能惟一确定.
4.由于B,I,F的方向关系常是在三维的立体空间,所以求解本部分问题时,应具有较好的空间想象力,要善于把立体图画变成易于分析的平面图,即画成俯视图,剖视图,侧视图等.
规律方法1。安培力的性质和规律;
①公式F=BIL中L为导线的有效长度,即导线两端点所连直线的长度,相应的电流方向沿L由始端流向末端.
如图所示,甲中:,乙中:L/=d(直径)=2R(半圆环且半径为R)
如图所示,弯曲的导线ACD的有效长度为l,等于两端点A、D所连直线的长度,安培力为:F=BIl
②安培力的作用点为磁场中通电导体的几何中心;
③安培力做功:做功的结果将电能转化成其它形式的能.
2、安培力作用下物体的运动方向的判断
(1)电流元法:即把整段电流等效为多段直线电流元,先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向,从而判断整段电流所受合力方向,最后确定运动方向.
(2)特殊位置法:把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断安培力方向,从而确定运动方向.
(3)等效法:环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁,条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管,通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析.
(4)利用结论法:①两电流相互平行时无转动趋势,同向电流相互吸引,反向电流相互排斥;
②两电流不平行时,有转动到相互平行且电流方向相同的趋势.
(5)转换研究对象法:因为电流之间,电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律,这样,定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题,可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力,然后由牛顿第三定律,再确定磁体所受电流作用力,从而确定磁体所受合力及运动方向.
(6)分析在安培力作用下通电导体运动情况的一般步骤:
①画出通电导线所在处的磁感线方向及分布情况
②用左手定则确定各段通电导线所受安培力
③)据初速方向结合牛顿定律确定导体运动情况
(7)磁场对通电线圈的作用:若线圈面积为S,线圈中的电流强度为I,所在磁场的磁感应强度为B,线圈平面跟磁场的夹角为θ,则线圈所受磁场的力矩为:M=BIScosθ.
3.安培力的实际应用
文章来源:http://m.jab88.com/j/9714.html
更多