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1、实验二力的平行四边形定则1实验目的验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则2实验原理等效法：使一个力F的作用效果和两个力F1、F2的作用效果相同，都是使同一条一端固定的橡皮条伸长到某点，所以这个力F就是那两个力F1和F2的合力作出力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，比较F和F的大小和方向是否相同3实验器材方木板、白纸、弹簧测力计(两个)、三角板、刻度尺、图钉(若干个)、细芯铅笔、橡皮条、细绳套(两个)4实验步骤(1)用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上(2)用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套图1(3)用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角
2、度地拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一位置O，如图1甲所示，记录弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时的两细绳套的方向(4)用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直线，按选定的标度作出这两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺、三角板作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示(5)只用一个弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数F和细绳套的方向，用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出这个弹簧测力计的拉力F的图示(6)比较力F与用平行四边形定则求出的合力F在大小和方向上是否相同(7)改变两个力F1和F2的大小
3、和夹角，再重复实验两次5注意事项(1)不要直接以橡皮条端点为结点，可拴一短细绳连两细绳套，以三绳交点为结点，应使结点小些，以便准确地记录结点O的位置(2)在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点O的位置一定要相同(3)不要用老化的橡皮条，检查方法是用一个弹簧测力计拉橡皮条，要反复做几次，使橡皮条拉到相同的长度看弹簧测力计读数有无变化(4)细绳套应适当长一些，便于确定力的方向不要直接沿细绳套的方向画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个点，取掉细绳套后，再将所标点与O点连直线确定力的方向(5)在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些6误差分析(1)弹簧测力计本
4、身不够准确造成的误差，为此要选择比较准确的弹簧测力计(2)弹簧测力计读数和作图造成偶然误差，需要多做几次实验，并且使两分力F1、F2的夹角适当大些自测1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建立物理模型法答案B自测2某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图2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2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_答案F命题点一教材原型实验例1(2018金陵中学等三校四模)“验证力的平行四边形定则”的实验如图3甲所示图3(1)某同学实验操作步骤
5、如下：如图甲所示把橡皮条的一端固定在板上的A点，用两条细绳连在橡皮条的另一端，通过细绳用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮条，橡皮条伸长，使结点伸长到O点，用铅笔记下O点的位置，并记下两个测力计的读数在纸上按比例作出两个力FOB、FOC的图示，用平行四边形定则求出合力F.只用一个测力计，通过细绳把橡皮条上的结点拉到同样的位置O点，记下测力计的读数和细绳的方向，按同样比例作出这个力F的图示(如图乙)，比较F与用平行四边形定则求得的合力F.改变FOB和FOC的夹角和大小，重复上述过程上述实验过程中有重要遗漏的步骤是_(填步骤序号)；图乙中，力_的图线与AO延长线重合(选填F或F)(2)某同学认为在实验过
6、程中必须注意以下几项，你认为正确的有_A拉橡皮条的细绳套适当细一些且长一些B实验中把橡皮条节点拉到O点时，两弹簧测力计之间的夹角为90不变，可便于计算合力C拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧测力计应贴近且平行于木板D两根细绳必须等长，且橡皮条应与两绳夹角的角平分线在同一直线上(3)如图丙，某次测量FOB、FOC大小、方向实验过程中发现，FOC读数几乎满量程，而FOB读数不到量程一半(两弹簧测力计相同)，需要作适当调整，下列做法正确的是_A保持结点O位置不变、OB方向不变，OC逆时针转过一定的角度B保持结点O位置不变，OB、OC逆时针转过适当的角度C适当调整结点O远离A，OB顺时针方向、OC逆时针各
7、转过适当角度D适当调整结点O靠近A，OB方向可不变，OC逆时针转过一个角度答案(1)F(2)AC(3)D解析(1)本实验为了验证力的平行四边形定则，采用的方法是作力的图示法，作出合力的理论值和实际值，然后进行比较，得出结果所以，实验时，除记录弹簧测力计的示数外，还要记下两条细绳的方向，以便确定两个拉力的方向，这样才能作出拉力的图示步骤中未记下两条细绳的方向；题图乙力F是用一根弹簧测力计拉橡皮条得到的，所以应该是F与AO延长线重合(2)拉橡皮条的细绳套适当的细一些且长一些，有利于实验的操作，因此A正确两细绳套的方向不一定要成90夹角，故B错误. 弹簧测力计测量拉力时，测力计应与木板平面平行，且细
8、绳与弹簧伸长的方向平行，故C正确两根细绳不一定要等长，且橡皮条不一定要与两绳夹角的角平分线在同一直线上，故D错误(3)若O的位置不变，则合力不变，OB方向不变，则OC的大小方向均不变，故A错误若O的位置不变，则合力不变，OC逆时针旋转，则OB须顺时针旋转，所以B错误若适当调整结点O远离A，则合力变大，OB顺时针方向、OC逆时针各转过适当角度的话，OC会超出量程，故C错误若适当调整结点O靠近A，则合力减小，若OB方向不变，逆时针旋转OC，可增大OB的读数，故D正确变式1(2018锡山中学月考)在“力的合成的平行四边形定则”实验中，某同学将橡皮筋的一端固定于P点，用一只弹簧测力计将橡皮筋的另一端拉
9、到O点，记下拉力F合的大小和方向图4(1)改用两只弹簧测力计拉伸橡皮筋，记下两个分力，如图4甲所示请指出图中两处操作错误_；_.(2)纠正错误后，记下两分力F1、F2的大小和方向，如图乙所示，用力的图示法在纸上画出表示三个力的箭头，以表示F1和F2的线段为邻边作平行四边形，由图可得，F1和F2的合力F_N.(3)在图乙中，表示F合的线段不在平行四边形的对角线上，上述实验误差产生的原因可能有哪些？_.答案(1)橡皮筋的端点没有再次回到O点拴在橡皮筋上的细绳套太短(2)4.5(3)上述实验误差产生的原因可能有力的测量有误差；作图不准确；力的方向记录不准确等解析(1)两处错误是：橡皮筋的端点没有再次
10、回到O点；拴在橡皮筋上的细绳套太短；(2)由题图乙可得，F1和F2的合力F4.5 N；(3)误差原因：力的测量有误差；作图不准确；力的方向记录不准确等命题点二实验拓展与创新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)橡皮筋弹簧测力计(2)钩码弹簧测力计例2(2018徐州市期中)某同学为了“验证力的平行四边形定则”，准备了三根相同的橡皮筋、木板、重物、刻度尺、三角板、铅笔、细绳套、白纸、钉子等器材操作步骤如下：a把三根橡皮筋的一端系在一起，另一端分别系一个细绳套；b将白纸固定在木板上，在木板上钉两个钉子，将任意两个橡皮筋上的绳套分别套在两钉子上；c立起木板，将重物挂在剩下的一个绳套上
11、，如图5甲所示；d记录下三根橡皮筋的长度和橡皮筋结点的位置O及每个橡皮筋的方向；e取下白纸，利用橡皮筋的伸长量作为拉力大小，画出受力图，验证力的平行四边形定则；f换用不同的重物重复实验图5(1)此实验还需_：A测量重物的质量B记录下两个钉子的位置C测量橡皮筋的原长(2)某次实验，测得三根橡皮筋的伸长量及方向把橡皮筋的伸长量作为拉力大小，作出力的图示，如图乙所示，请任选两个力，根据平行四边形定则作出合力；(3)在(2)问作出的图中，根据_可以说明力的合成满足平行四边形定则(4)如果换用不同的重物再次重复该实验，_(填“需要”或“不需要”)改变钉子的位置，使橡皮筋的结点回到原来的O点答案(1)C(
12、2)见解析图(3)由平行四边形作出的对角线与第三条橡皮筋的伸长量大小基本相等，方向差不多都在竖直方向上(4)不需要解析(1)实验通过作出三个力的图示，来验证“力的平行四边形定则”，因此重物的重力不需要知道，故不选A；在题述步骤中已经记录了每条橡皮筋的方向，不需要记录两个钉子的位置，故不选B；本实验以弹簧的伸长量来作平行四边形，步骤d中测量了橡皮筋悬挂重物后的长度，要计算伸长量，需要测量橡皮筋的原长，故选C.(2)如图，以其中两个橡皮筋的伸长量为邻边作平行四边形，平行四边形的对角线为合力的理论值；(3)由平行四边形作出的对角线与第三条橡皮筋的伸长量大小基本相等，方向差不多都在竖直方向上即验证了力
13、的合成满足平行四边形定则(4)因为该实验是利用橡皮筋的伸长量作为拉力大小，画出受力图，验证力的平行四边形定则，若换用不同的重物重复该实验，不需要使橡皮筋结点回到原来的O点变式2(2018兴化市第一中学期初)有同学利用如图6所示的装置来验证力的平行四边形定则在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2、和F3，回答下列问题图6(1)改变钩码个数，实验能完成的是_A钩码的个数N1N22，N34B钩码的个数N1N33，N24C钩码的个数N1N2N34D钩码的个数N13，N24，N35(2)在拆下钩码
14、和绳子前，最重要的一个步骤是_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(3)在作图时，你认为图7中_(选填“甲”或“乙”)是正确的图7答案(1)BCD(2)A(3)甲解析(1)三个力平衡的条件为：任意两力大小之和大于等于第三个力，任意两力大小之差小于等于第三个力，所以题中四个选项都能平衡，但由于实验装置中的三个力不能共线，故A错误(2)为验证力的平行四边形定则，必须作受力图，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，因此要记录砝码的个数和OA、OB、OC三段绳子的方向，故A正确，B、C、D错误(3)以O点为研究对象，F3的实际作用效果在OC这条线上，由于误差的存在，F1、F2的理论值要与实际值有一定偏差，故题图甲符合实际，题图乙不符合实际.1(2019响水中学一模)在“探究求合力的方法”实验中，某同学用两只弹簧秤将橡皮筋的端点拉到点O，作出这两个力F1、F2的图示(图8甲)，然后用一只弹簧秤将橡皮筋的端点仍然拉到O，弹簧秤示数F如图乙所示图8(1)弹簧秤的示数F_N；(2)请帮他在图甲中画出力F的图示(图中a为记录F方向时所记录的一点)；
