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1、相 互 作 用,第 二 章,实验三 验证力的平行四边形定则,基础知识梳理,一、实验目的 验证力的合成的平行四边形定则；理解等效替代思维方法在物理学中的应用。 二、实验原理 一个力F的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮筋伸长到同一点，所以力F就是这两个力F1和F2的合力。作出力F1、F2和F的图示，再根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示，如图所示。比较F和F的大小和方向，若在实验误差允许范围内相等，则可验证平行四边形定则。,三、实验器材 方木板一块，弹簧秤两个，白纸，橡皮条一段，细绳套两个，图钉(若干)，三角板，刻度尺，铅笔。,四、实验步骤 (1)用图钉把
2、一张白纸钉在水平桌面上的木板上。 (2)用两个弹簧测力计分别钩拉两个细绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，结点到达某一位置O。 (3)用铅笔描下_和_，并记录_，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F。 (4)只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮筋的结点拉到_，记下_和_。,结点O的位置,两条细绳的方向,弹簧测力计的读数,与前面相同的位置O,弹簧测力计的读数F,细绳的方向,(5)比较F与用平行四边形定则求得的合力F，判断在实验误差允许的范围内是否相等。 五、误差分析 除弹簧测力计本身的误差外，实验误差主要来源于读数误差和作图误差两个方面。 (1)减小读数误差的方法：弹簧测力计数据在
3、允许的情况下，尽量大一些。 (2)减小作图误差的方法：作图时两力的对边一定要平行，两个分力F1、F2间的夹角越大，用平行四边形作出的合力F的误差F就越大，所以实验中不要把F1、F2间的夹角取得太大。,六、注意事项 (1)正确使用弹簧测力计：本实验需要选用规格相同的两只弹簧测力计；使用时读数尽量大，但不能超出范围；被测力的方向与轴线方向要一致；读数时应正对、平视刻度。 (2)位置不变：在同一次实验中，橡皮筋拉长后，结点O的位置必须保持不变。,核心考点突破,教材原型实验,(2)仔细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果。他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度
4、，发现读数不相同，于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响。 实验装置如图2所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O点，下端N挂一重物。用与白纸平行的水平力缓慢地移动N，在白纸上记录下N的轨迹。重复上述过程，再次记录下N的轨迹。,两次实验记录的轨迹如图3所示。过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点，则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力Fa、Fb的大小关系为_。,FaFb,(3)根据(2)中的实验，可以得出的实验结果有哪些？(填写选项前的字母) _ A橡皮筋的长度与受到的拉力成正比 B两次受到的拉力相同时，橡皮筋第2次的长度较长 C两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第2次受
5、到的拉力较大 D两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大 (4)根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项。,BD,解题导思：(1)两个分力F1、F2分别沿哪个方向？ (2)合力F3沿哪个方向？ (3)“用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度，发现读数不相同”说明了什么？ 答案：(1)两个分力F1、F2分别沿OP1、OP2方向。 (2)合力F3沿OP3方向。 (3)说明橡皮筋多次拉伸后劲度系数发生了变化。,解析 本题主要考查验证平行四边形定则实验，解题的关键是弄清楚两次实验轨迹不同的原因。 (1)作图时注意规范，标度要适中。 (2)虽然轨迹不同，
6、但由于O，a，b在同一直线上，由平衡条件知拉力FaFb。 (3)第二次做实验时橡皮筋拉伸的长，但两次拉力相等，故选项A、C说法不正确，B、D说法正确。 (4)橡皮筋拉伸不宜过长；选用新橡皮筋。(或：拉力不宜过大； 选用弹性好的橡皮筋；换用弹性好的弹簧。),答案：(1)见下图，F合4.6 4.9都算对) (4)见解析,方法总结： (1)数据处理作图法 在“探究求合力的方法”实验中，由作图法得到的合力F与实际测量得到的合力F不可能完全重合，只要在误差范围内可以认为合力F与合力F重合即可验证平行四边形定则，如图所示。,(2)误差分析 用两个测力计拉橡皮条时，橡皮条、细绳和测力计不在同一个平面内，这样
7、得到的两个测力计的水平分力的实际合力比由作图法得到的合力小。 结点O的位置和两个测力计的方向画得不准，造成作图的误差。 作图比例不恰当造成作图误差。,类题演练 1 ,(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为_N。 (2)下列不必要的实验要求是_。 A应测量重物M所受的重力 B弹簧测力计应在使用前校零 C拉线方向应与木板平面平行 D改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置,3.6,D,(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决方法。 方法一：_。 方法二：_。 (4)该同学在实验中保持弹簧测力计B的拉力的方向一直水平，你认为该做法科学
8、吗？为什么？ 答：_,减小弹簧测力计B的拉力,减小重物的质量,不科学，因为不能验证任意角度下的力的合成满足平行四边形定则。,解析 (1)弹簧测力计上每1N被分成5格，则1格就等于0.2N。指针指在3N到4N之间的第3格处，所以示数为3.6N。 (2)实验通过作出三个力的图示，来验证“力的平行四边形定则”，因此重物的重力必须要知道，故A项需要；弹簧测力计可以测出力的大小，必须在使用之前校零，故B项需要；拉线方向必须与木板平面平行，这样才能确保力的大小的准确性，故C项需要；当结点O位置确定时，弹簧测力计A的示数也确定，由于重物的重力已确定，因此弹簧测力计B的拉力大小与方向也一定，所以不需要改变拉力
9、多次实验，故D项不需要。 (3)弹簧测力计A的指针超出其量程，则说明拉弹簧测力计B与重物的这两根细线上的力的合力已偏大，所以可以通过减小重物的重量或改变弹簧测力计B上的拉力的大小，来使测力计A的指针不超出量程。,实验拓展创新的两种方法 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,实验拓展创新,(1)改变钩码个数，实验能完成的是_(填正确答案标号)。 A钩码的个数N1N22，N34 B钩码的个数N1N33，N24 C钩码的个数N1N2N34 D钩码的个数N13，N24，N35 (2)在拆下钩码和绳子前，最重
10、要的一个步骤是_(填正确答案标号)。 A标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向 B量出OA、OB、OC三段绳子的长度 C用量角器量出三段绳子之间的夹角 D用天平测出钩码的质量,BCD,A,(3)在作图时，你认为图中_是正确的。(填“甲”或“乙”),甲,解题导思：两个分力F1、F2，则合力F的大小范围是什么？ 答案：分力与合力的关系须满足|F1F2|F(F1F2)。,解析 (1)对O点受力分析如图所示，OA、OB、OC分别表示三个力的大小，由于三个共点力处于平衡，所以OC等于OD。因此三个力的大小构成一个三角形，故A错误，B、C、D正确。,(2)为验证平行四边形定则，必须作受力图
11、，所以先明确受力点，即标记结点O的位置，其次要作出力的方向并读出力的大小，最后作出力的图示，因此要记录钩码的个数和OA、OB、OC三段绳子的方向，故A正确。 (3)以O点为研究对象，F3实际作用在OC这条线上，即竖直方向，由于误差的存在，F1、F2的合力的理论值要与实际值有一定偏差，故甲图符合实际，乙图不符合实际。,类题演练 2 ,小明在实验室里还找到一把刻度尺和一个玩具小熊，接着进行了如下的操作： 用刻度尺测出细线的长度L，用弹簧测力计测出玩具小熊的重力G； 按图乙所示安装玩具小熊、细线(玩具小熊悬挂在细线的中点)； 两手捏着细线缓慢向两边移动直到细线断裂，读出此时两手间的水平距离d； 利用平衡条件算出结果。,小明,C,
