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1、实验三 验证力的平行四边形定则,【实验目的】 1验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则 2培养学生应用作图法处理实验数据和得出结论的能力,【实验原理】 (1)等效法：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条伸长到同一点，所以一个力F就是这两个力F1和F2的合力，作出力F的图示，如图实1所示,(2)平行四边形法：根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示 (3)验证：比较F和F的大小和方向是否相同，若在误差允许的范围内相同，则验证了力的平行四边形定则 【实验器材】 方木板一块、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(
2、几个)、细芯铅笔,【实验过程】 1在水平桌面上平放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸固定在方木板上 2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，细绳的另一端系上细绳套 3用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置O，如图实2所示,4用铅笔描下O点的位置和两条细绳的方向，读出并记录两个弹簧测力计的示数 5用铅笔和刻度尺在白纸上从O点沿两条细绳的方向画直线，按一定的标度作出两个力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形，过O点的平行四边形的对角线即为合力F. 6只用一个弹簧测力计，通过细绳把橡皮条的结点拉到
3、同样的位置O，读出并记录弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度用刻度尺从O点作出这个力F的图示,7比较F与用平行四边形定则求出的合力 F的大小和方向，看它们在实验误差允许的范围内是否相等 8改变F1和F2的大小和方向，再做两次实验 【注意事项】 1同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：将两只弹簧测力计调零后互钩对拉，若两只弹簧测力计在对拉过程中，读数相同，则可选；若读数不同，应另换，直至相同为止 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用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大也不宜太小，在60100之间为宜 4读数时应注意使弹簧测力计与木板平行，并
4、使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条直线上，避免弹簧测力计的外壳与弹簧测力计的限位卡之间有摩擦 5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，去掉细绳套后，再将所标点与O点连接，即可确定力的方向 6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,【误差分析】 1误差来源：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,例
5、1某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图实3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为细绳图实3乙是在白纸上根据实验结果画出的图,考点一 实验的原理与操作,(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
6、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只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F； E只用一只弹簧测力计，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：有重要遗漏的步骤的序号是_和_； 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
7、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)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. 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)CEC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” 点评两次的效果相同是指两次橡皮条拉伸的方向和伸长量均相同，即需拉到同一位置O. 用一个弹簧测力计拉时，拉力的方向一定沿橡皮条的拉伸方向,例2(2012浙江理综)在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧测力计 (1)为完成实验，
8、某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如下表：,考点二 实验数据的处理,用作图法求得该弹簧的劲度系数k_ N/m；,(2)某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图实5所示，其读数为_ N；同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 N，请画出这两个共点力的合力F合；,(3)由图得到F合_ N. 解析(1)描点用平滑曲线作图如图所示,答案(1)53(2)2.10作图见解析(3)3.3 点评本实验的实验原理来源于课本，只是改变了部分实验器材，只要能认真研读本题中的实验步骤和处理本实验的基本方法，不难解答本题,一、实验方案的创新 本实验中误差来源之一就是弹簧测力计不准带来的误差和读
9、数带来的误差，因此可用钩码代替弹簧测力计来减小实验误差,例3“验证力的平行四边形定则”实验中 (1)部分实验步骤如下，请完成有关内容： A将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端绑上两根细线 B在其中一根细线上挂上5个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图实6所示，记录：_、_、_.,解析(1)根据验证力的平行四边形定则实验步骤可知：B中应记录的是：结点O的位置；钩码个数(或细绳拉力大小)；拉力方向(或细线方向)C中调整B、C位置的目的是使橡皮筋与细绳的结点O与步骤B中记录的结点位置重合，需要记录的是细线方向和钩码个数(或细线拉力大小) (2)若平行四边形定则得到验证，设每个钩码重
10、为G，则F5G、F14G、F23G，由三角函数关系可知三力恰好构成直角三角形，则cos 3/5，cos 4/5，所以cos /cos 3/4.,二、实验器材的创新 1如果提供三个相同的橡皮筋，可将三个橡皮筋系于一点，互成角度地将它们拉长，记下各自的拉力方向，伸长后的长度，并测出原长，根据伸长量确定三个拉力的大小关系，再结合力的图示作图验证平行四边形定则 2如果提供力传感器，则可用力传感器确定各力的大小，同时确定细绳中拉力的方向，再结合力的图示作图验证平行四边形定则,例4(2014甘肃省第1次诊断)某同学在家中用三根相同的橡皮筋(遵循胡克定律)来探究合力的方法，如图实7所示，三根橡皮筋在O点相互
11、连接，拉长后三个端点用图钉固定在A、B、C三点在实验中，可用通过刻度尺测量橡皮筋的长度来得到橡皮筋的拉力大小，并通过OA、OB、OC的方向确定三个拉力的方向，从而探究求其中任意两个拉力的合力的方法，在实验过程中，下列说法正确的是,A实验需要测量橡皮筋的长度以及橡皮筋的原长 B为减小误差，应选择劲度系数尽量大的橡皮筋 C以OB、OC为两邻边作平行四边形，其对角线必与OA在一条直线上且长度相等 D多次实验中O点不必固定 解析胡克定律关系式Fkx中的x是橡皮筋的形变量实验时应使x适当大些可减小误差，则应选择劲度系数适当的橡皮筋，故A正确、B错，实验有一定的误差，故以OB、OC为两邻边作平行四边形时，其对角线不一定与OA在一条直线上，C错；在多次实验中，不必使O点固定，D正确 答案AD,本讲结束 请按ESC键返回,
