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1、AO二 验证力的平行四边形定则 实验 3 验证力的平行四边形定则一实验目的 验证力的平行四边形定则。二、实验原理 如果两个互成角度的共点力 F1、F 2作用于橡皮筋的结点上，与只用一个力 F作用于橡皮筋的结点上，所产生的效果相同（橡皮条在相同方向上伸长相同的长度） 。那么，F就是 F1和 F2的合力。根据平行四边形定则作出两共点力 F1和 F2的合力 F的图示，应与 F的图示等大同向。三实验器材 方木板一块；白纸、弹簧秤（两只） ；橡皮条；细绳套（两个） ；三角板；刻度尺； 图钉（几个） ；细芯铅笔。四、实验步骤1、用图钉把白纸固定在水平桌面的方木板上。2、用图钉把橡皮条的一端固定在 A点，橡
2、皮条的另一端拴上两个细绳套。3、用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置 O。如图，记录两弹簧秤的读数，用铅笔描下 O点位置及此时两条细绳套的方向。4、用铅笔和刻度尺从 O点沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧秤的读数 F1和 F2的图示5、只用一只弹簧秤钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同一位置 O，记下此时弹簧秤的示数 F及细绳的方向，用刻度尺按同样的标度作出 F的图示。6、比较 F与 F的大小和方向。7、改变 F1、F 2的大小和夹角，重复做两次实验，得出结论。五、注意事项同一实验中的两只弹簧秤的选取方法是：将两只弹簧秤钩好后对拉，若两只弹簧秤在拉动过程
3、中，读数相同，则可选，若不同，应另换，直至相同为止，使用时弹簧秤应与板面平行。在满足合力不超过弹簧秤量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下，应使拉力尽量大一些，以减小误差。弹簧秤要求与拉线在一直线上，且与板面平行，拉动时弹簧与外壳要避免摩擦。画力的图示时，应选定恰当的标度，尽量使图画得大一些，但也不要太大而画出纸 外。要严格按力的图示要求和几何作图法作出合力。在同一次实验中，橡皮条拉长的结点 O位置一定要相同。由作图法得到的 F和实际测量得到的 F不可能完全符合，但在误差允许范围内可以认为 F和 F符合即可。六、实验误差的来源与分析本实验误差的主要来源除弹簧秤本身的误差外，还出现读数误差、作图
4、误差，因此读数 时眼睛一oF12,定要正视，要按有效数字正确读数和记录，两力的对边一定要平行，两个分力 F1与 F2间夹角 越大，用平行四边形作图得出的合力 F的误差F 也越大，所以实验中不要把 取得太大。虽然如此，实验必有误差，我们要尽量规范操作以减小误差，千万不要硬凑数据而使实验十全十美毫无误差，本实验允许的误差范围是：力的大小F5%F，F与 F间的夹角 7，对于F=0，=0 和F5%F，7的情况都要分析原因。正确选择的关键。七、例题评析例 1在做“验证力的平行四边形定则”实验时，橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一确定的 O点。以下操作中错误的是（ ）A同一次实
5、验过程中，O 位置允许变动B实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度C实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤的大小和方向，把橡皮条另一端拉到 O点D、实验中，把橡皮条的另一端拉到 O点时，两个弹簧秤之间夹角应取 90，以便于算出合力大小分析：在同一次实验中两个力 F1和 F2的作用效果与一个力 F的作用效果相同，这个力 F才是 F1与 F2的合力，这个作用效果相同与否就是通过两次拉橡皮条时结点位置是否达到同一个位置来体现的，所以在同一次实验过程中，结点 O的位置不允许变动。解答：依题意由实验应注意事项可知，A 选项是错误的；为使实验结果准确
6、，实验时，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时眼睛必须正视弹簧秤的刻度，所以选项 B是正确的；由力的平行四边形定则可知如果在实验中先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，那么另一弹簧秤不论沿什么方向再加一个力拉结点，则第一个弹簧秤的拉力就超过它的量程，不能再继续实验了，所以必须同时用两个弹簧秤沿不同方向拉橡皮条的结点到某一位置 O点，或者先将一个弹簧秤拉结点，调节两者示数的大小和方向，才能把橡皮条的结点拉到某一位置 O点，所以选项 C也是错误的；选项 D也是错误的，因为本实验的目的是用实验验证平行四边形定则，所以实验结果不能用平行四边形定则计算。答案：本题要求选错误的选项，应为 ACD。点评：熟
7、知实验原理和实验应注意事项，是做出图示，以 F1、F 2为邻边用铅笔及刻度尺作平行四边形，两邻边所夹的对角线即为合力 F 的图示。例 2 橡皮筋的一端固定在 A 点，另一端栓上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为 5N、最小刻度为0.1N 的弹簧测力计，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮筋的活动端拉到 O 点时，两根细绳相互垂直，如图所示。这时弹簧测力计的读数可从图中读出。由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为_N 和_N。 （只须读到 0.1N）在右图的方格纸中按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。解：2.5N 和 4.0N 注意平行四边形中的实线、虚线的区别和箭头、标度、单位。作业
8、：1在“ 共点力的合成” 的实验中，如图 2 所示，使 b 弹簧秤按图示位置开始顺时针缓慢转动，在这过程中保持 O 点位置不变和 a 弹簧秤的拉伸方向不变，则在整个过程中关于 a、b 弹簧的读数变化是A. a 增大、 b 减小 B. a 减小，b 增大C. a 减小，b 先增大后减小 D. a 减小，b 先减小后增大正确答案：D2如图所示，在互成角度的两个共点力的合成实验中，若先用互成锐角的两个力 F1和 F2将橡皮条的结点拉到位置 O，然后保持读数是 F2的弹簧秤的示数不变而逐渐增大 角，在此过程中，若要保持 O 点位置不动，则另一个弹簧秤拉力 F1的大小和方向与原来相比可能发生怎样的变化?
9、 A Fl一直变大，角 先变大后变小 B Fl一直变大，角 先变小后变大C Fl一直变小，角 先变大后变小 D Fl一直变小，角 先变小后变大解析： F1与 F2的合力不变，作出力的矢量三角形，当 F2大小不变，而逐 渐增大 角时 Fl一直变大，角 先变大后变小。故 A正确。3.在互成角度两个共点力的合成的实验中，采取下列措施可减小实验误差的是A两个分力 F1、F 2间夹角要尽量大些B两个分力 F1、F 2的大小要尽量大些C拉橡皮条的细绳要稍长一些D实验前，先把所用的两个弹簧秤的钩子相互钩住，平放在桌子上，向相反方向拉动，检查读数是否相同正确答案：BCD4、关于合力和分力的关系的说法中，正确的
10、是（ ）A、合力一定比分力大； B、合力可以同时垂直于每个分力；C、合力的方向可以与一个分力的方向相反； D、两个力的夹角越大，它们的合力也越大.正确答案 C5、互成角度的两个共点力合成实验的原理是等效原理，其等效性是指（ ）A、使弹簧秤在两种情况下发生相同的形变 B、使两分力与合力满足平行四边形法则C、使两次橡皮条伸长的长度相等 D、使两分力的大小之和等于合力正确答案 C6.如图所示 a和 b是两位同学在研究“共点力的合成”时得到的实验结果.若 按实验中要求的符号表示各个力，则_中的实验结果与事实相符.这是因为_.解答:图（ a） ；只用一个弹簧秤将橡皮条的端点由 A点拉到 O点时，所用的力
11、 F的方向一定是在 AO这条直线上.7某同学做“验证力的平行四边形定则”实验中，主要步骤是：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用两个弹簧秤分别勾住绳套，互成角度的拉橡皮条，使橡皮条拉长，结点到达某一位置 O，记录下O点的位置，读出两个弹簧秤的示数。D按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧秤的拉力 F1和 F2的图示，并用平行四边形定则求出合力 F； E只用一只弹簧秤，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力 F的图示。F
12、比较力 F和 F的大小和方向，看他们是否相同，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：C；E 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了 O位置 8.（09 届湛师附中)在“探究求合力的方法”的实验中，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，细绳的另一端都有绳套（如图 9） 。实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置 O。（1）某同学在做该实验时认为：A拉橡皮条的绳细一些且长一些，实验效果较好B拉橡皮条时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行C实验中，先将其中一
13、个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一个弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到 O点D拉力 F1和 F 2的夹角越大越好其中正确的是 （填入相应的字母） （2）若两个弹簧秤的读数分为 3N、4 N，且两弹簧秤拉力方向的夹角为锐角，则 （选填“能”或“不能” ）用一个量程为 5N的弹簧秤测量出它们的合力，理由 。解答：（1）AB （2）不能 ， 因为这两个力的合力大小超出了弹簧秤的量程 结点绳套9如图所示，两根相同的橡皮绳 OA、 OB，开始夹角为 0，在 O点处打结吊一重 G=50 N的物体后，结点 O刚好位于圆心。（1）将 A、 B分别沿圆周向两边移至 A、 B，使 AOA=
14、BOB=60。欲使结 点仍在圆心处，则此时结点处应挂多重的物体?（2）若将橡皮绳换成无明显弹性的轻绳，结点仍在圆心 O，在结点处仍挂重 G=50 N 的重物，并保持左侧轻绳在 OA不动，缓慢将右侧轻绳从 OB沿圆周移动，当 右侧轻绳移动到什么位置时右侧轻绳中的拉力最小？最小值是多少？解：（1）设 OA、 OB并排吊起重物时，橡皮条产生的弹力均为 F，则它们的合力为 2F，与 G平衡，所以 2F=G， F= =25 N 当 A O、 B O夹角为 120时，橡皮条伸长不变，故 F仍为 25 N，它们互成 120角，合力的大小等于 F，即应挂 G=25 N 的重物。 （2）以结点 O为对象，受三个力作用，重物对结点向下的拉力 G，大小和方向都不变；左侧轻绳 OA的拉力 FOA，其方向保持不变；右侧轻绳 OB的拉力拉力 FOB。缓慢移动时三力平衡。由矢量三角形可知，当右侧轻绳移动到与左侧轻绳垂直时，右侧轻绳中的拉力最小，如图所示。此时右侧轻绳与水平方向的夹角为 =60。 由矢量直角三角形可知，拉力的最小值为：Fmin=Gsin60= 32=25 N。AABBOGFOAFOBFmin
