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1、实验三：验证力的平行四边形定则一、实验原理与实验操作二、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 60100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
2、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.【基础自测】某同学做“验证力的平行四边形定则”实验时，主要步骤是：A.在桌面上放一块方木板，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 FE.只用一个弹簧测力计，
3、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：步骤 C 中忘记记录两细绳套的方向，步骤 E 中应将结点拉至 O 点.答案：(1)C E(2)记录两细绳套的方向把结点拉至 O 点考点 1 对实验原理及实验操作的考查【典题 1】(2018 年天津卷)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”的实验，所有器材有：方木板一块，白纸，量程为 5 N 的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，刻度尺，图钉(若干个
4、).(1)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的是_.A.橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B.重复实验再次进行验证时，结点 O 的位置可以与前一次不同C.使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度D.用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力(2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置 O，力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示.其中对于提高实验精度最有利的是_.ABCD解析：(1)为了使实验结果更具有普遍性，在实验过程中不应让橡皮条的拉力方向具有特殊的角度或位置，A
5、 错误；只有每一次实验时用一个力和用两个力拉的效果相同即可，即 O 点位置相同，不需要每次实验的 O 点位置都相同，B 正确；使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线，读数时，视线应正对弹簧测力计的刻度，C 正确；合力可以大于任一个分力，也可以等于分力，还可以小于任一分力，D 错误.(2)A、D 图中选取的力的标度过大，导致画力时，线段太短，不利于实验精确度；B 图和 C 图选用的标度相同，但 C 图中力太小，不利于作平行四边形，B 符合题意.答案：(1)BC (2)B方法技巧：实验操作记忆口诀：结点位置O 确定，两绳夹角要适中.力秤木板要平行，眼睛读数垂直秤.细绳套应适当长，铅笔两点定方向.画力
6、标度要适当，不然误差要粗放.考点 2 对实验过程及数据处理的考查【典题 2】(2017 年新课标卷)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 1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图 S3-1 甲所示.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)用一个弹簧测力计将橡皮筋的 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.测力计的示数如图乙所示，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
7、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甲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 F14.2 N 和 F25.6 N.用 5 mm 长度的线段表示 1 N 的力，以 O 为作用点，在图甲中画出力 F1、F2 的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力 F 合.甲乙图 S3-1F合的大小为_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)由图可知，F 的大小为 4.0 N.(2)画力F1、F2的图示，画出合力F合，F合长为20 mm，所
8、以F合大小为4.0 N，结合图象并根据数学几何关系知，F合与拉力 F 的夹角的正切值为 0.05.图 D16答案：(1)4.0 (2)如图 D16 所示.4.0 0.051.实验原理的创新：根据共点力平衡的条件，任意两个力的合力必与第三个力等大反向，得到两个力的合力.2.力测量的创新：(1)根据胡克定律，橡皮筋的弹力可近似认为与其伸长量成正比，将力的测量转化为伸长量的测量；(2)根据平衡条件得到合力与分力的大小.【典题 3】(2017 年高考押题卷)有同学利用如图 S3-2 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
9、的质量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力 TOA、TOB 和 TOC，回答下列问题：(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)在拆下钩码和绳子前，应该做好三个方面的记录：_；_；_.图 S3-2解析：(1)对 O 点受力分析如图 D17 所示，OA、OB 和 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.A 项以钩码的个数表示力的大小，则不能构成三角形，A 错误.B 项以钩码的个数表示力的大小，则三力为边构成等腰三角形，B 正确.C 项以钩码的个数表示力的大小，则三力为边构成等边三角形，C 正确.D项以钩码的个数表示力的大小，则三力为边构成直角三角形，D 正确.故选 BCD.(2)为验证平行四边形定则，必须通过作受力图.所以先明确受力点，其次要作出力的方向并读出力的大小，最后作出力的图示.因此要做好记录，是从力的三要素角度出发的.图 D17答案：(1)BCD钩码的个数N1、N2、N3拉力TOA、TOB、(2)O 点的位置TOC 的方向
