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1、第第5 5章章实实验验实验理论指导实验理论指导典题案列导析典题案列导析知能演练提升知能演练提升题型一题型一题型二题型二题型三题型三一、实验目的一、实验目的(1)学会用弹簧秤和细线测量力的大小和方向。学会用弹簧秤和细线测量力的大小和方向。(2)验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则。验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则。二、实验原理二、实验原理 使一个力使一个力F的作用效果和两个力的作用效果和两个力F1、F2的作用效果相同，的作用效果相同，都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到某点，所以一个力都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到某点，所以一个力F就是这两个力就是这两个力F1和和F2的合力，作出力
2、的合力，作出力F的图示。再根据平行的图示。再根据平行四边形定则作出力四边形定则作出力F1和和F2的合力的合力F的图示，比较的图示，比较F和和F的大小的大小和方向是否相同。和方向是否相同。 三、实验器材三、实验器材 方木板、白纸、弹簧测力计方木板、白纸、弹簧测力计(两只两只)、橡皮条、细绳套、橡皮条、细绳套、三角板、刻度尺、图钉三角板、刻度尺、图钉(若干若干)。 四、实验步骤四、实验步骤 (1)用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。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用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套。上两个细绳套
3、。 (3)用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉像皮条，使橡皮条与绳的结点互成角度地拉像皮条，使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置伸长到某一位置O，如图实，如图实1所示，记录所示，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的点的位置及此时两细绳的方向。位置及此时两细绳的方向。 (4)只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数和细绳套，记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向。的方向。图实图实1 (5)改变两弹簧测力计拉力的大小和方向，再重做两次改变
4、两弹簧测力计拉力的大小和方向，再重做两次实验。实验。 五、数据处理五、数据处理 (1)用铅笔和刻度尺从结点用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力F1和和F2的图示，的图示，并以并以F1和和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力边形的对角线，此对角线即为合力F的图示。的图示。 (2)用刻度尺从用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出点按同样的标度沿记录的方向作出这只弹簧测力计的拉力这只弹簧测力计的拉力F的图示。的图
5、示。 (3)比较比较F与与F是否完全重合或几乎完全重合，从而是否完全重合或几乎完全重合，从而验证平行四边形定则。验证平行四边形定则。 六、注意事项六、注意事项 (1)弹簧测力计在使用前应将其水平放置，然后检查、弹簧测力计在使用前应将其水平放置，然后检查、校正零点。将两弹簧测力计互相钩着水平拉伸，选择两只校正零点。将两弹簧测力计互相钩着水平拉伸，选择两只读数完全一致的弹簧测力计使用。读数完全一致的弹簧测力计使用。 (2)施加拉力时要沿弹簧测力计轴线方向，应尽量位于施加拉力时要沿弹簧测力计轴线方向，应尽量位于与纸面平行的同一平面内。与纸面平行的同一平面内。 (3)在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点
6、的位置一定在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。要相同。 (4)用两个弹簧秤钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，其用两个弹簧秤钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以夹角不宜太小，也不宜太大，以60100之间为宜。之间为宜。 (5)A点应选在靠近木板上边中点为宜，以使点应选在靠近木板上边中点为宜，以使O点能确定点能确定在纸的上侧，结点在纸的上侧，结点O的定位要力求准确，同一次实验中橡皮的定位要力求准确，同一次实验中橡皮条拉长后的结点位置条拉长后的结点位置O必须保持不变。必须保持不变。 (6)画力的图示时应选择适当的标度，尽量使图画得大画力的图示时应选择适当的标度，尽
7、量使图画得大一些，要严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边一些，要严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力。形，求出合力。 七、误差分析七、误差分析 1读数误差读数误差 减小读数误差的方法：弹簧秤数据在允许的情况下，尽量减小读数误差的方法：弹簧秤数据在允许的情况下，尽量大一些，读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记大一些，读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录。录。 2作图误差作图误差 减少作图误差的方法：作图时两力的对边一定平行。两个减少作图误差的方法：作图时两力的对边一定平行。两个分力分力F1、F2间的夹角越大，用平行四边形作出的合力间的夹角越大，用平行
8、四边形作出的合力F的误差的误差F就越大，所以实验中不要把就越大，所以实验中不要把F1、F2间的夹角取得太大。间的夹角取得太大。 例例1(1)在做在做“验证平行四边形定则验证平行四边形定则”实验中，若由实验中，若由于于F1的误差使的误差使F1与与F2的合力的合力F方向略向左偏，如图实方向略向左偏，如图实2所所示，但示，但F大小等于大小等于F，引起这一结果的原因可能是，引起这一结果的原因可能是F1的大的大小比真实值偏小比真实值偏_，F1的方向与的方向与F2的夹角比真实值偏的夹角比真实值偏_。图实图实2 (2)在做在做“验证平行四边形定则验证平行四边形定则”实验中，橡皮条的一端实验中，橡皮条的一端固
9、定在木板上，用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一固定在木板上，用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一确定的确定的O点，以下操作中正确的是点，以下操作中正确的是 () A同一次实验过程中，同一次实验过程中，O点的位置允许变动点的位置允许变动 B实验中，弹簧秤必须与木板平行，读数时视线要正实验中，弹簧秤必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度对弹簧秤刻度 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，然后只需调节另一只弹簧秤拉力的大小和方向，把量程，然后只需调节另一只弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到橡皮条另一端拉到O点点 D实验中，把橡皮
10、条的另一端拉到实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两点时，两弹簧秤之间的夹角应取弹簧秤之间的夹角应取90，以便于计算合力的大小，以便于计算合力的大小 解析解析(1)作图分析，根据平行四边形的数学关作图分析，根据平行四边形的数学关系容易分析。系容易分析。 (2)实验过程中，实验过程中，O点的位置不允许变动，否则实验就无法点的位置不允许变动，否则实验就无法保证成功率，保证成功率，A错误；为减小误差，实验中弹簧秤要与木板平错误；为减小误差，实验中弹簧秤要与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度，行，读数时视线要正对弹簧秤刻度，B正确；实验时一般不要正确；实验时一般不要将弹簧秤拉到最大量程，为减小误差，
11、不要将两个弹簧秤的将弹簧秤拉到最大量程，为减小误差，不要将两个弹簧秤的拉力悬殊过大，拉力悬殊过大，C错误；本实验原理是利用作图法，验证力的错误；本实验原理是利用作图法，验证力的平行四边形定则，合力的大小并非计算出来的，所以根本谈平行四边形定则，合力的大小并非计算出来的，所以根本谈不上弹簧秤之间的夹角取不上弹簧秤之间的夹角取90的问题，的问题，D错误。错误。 答案答案(1)大大大大(2)B例例2将橡皮筋的一端固定在将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为每根细绳分别连着一个量程为5 N、分度值为、分度值为0.1 N的弹簧的弹簧测力计，沿着两
12、个不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮筋的测力计，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活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图实点时，两根细绳相互垂直，如图实3所示。所示。这时弹簧测力计的读数可从图中读出。这时弹簧测力计的读数可从图中读出。图实图实3 (1)由图实由图实3可读得两个相互垂直的拉力可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为的大小分别为_ N和和_ N(只需只需读到读到0.1 N)。 (2)在图实在图实4的方格纸上按作图法的要的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。求画出这两个力及它们的合力。图实图实4 解析解析从题图中知，弹簧测力计的分度值为从题图中知，弹簧测力计的
13、分度值为0.1 N，因此竖直向下的弹簧测力计读数为，因此竖直向下的弹簧测力计读数为2.5 N，水平向右，水平向右的弹簧测力计读数为的弹簧测力计读数为4.0 N。因为读数。因为读数2.5 N、4.0 N均是均是0.5 N的整数倍，因此，选方格纸中一个小方格的边长的整数倍，因此，选方格纸中一个小方格的边长表示表示0.5 N，应用平行四边形定则，即可画出两个力以，应用平行四边形定则，即可画出两个力以及它们的合力，如图所示。及它们的合力，如图所示。答案答案(1)2.54.0(2)见解析图见解析图 例例3有同学利用如图实有同学利用如图实5所示的装所示的装置来验证力的平行四边形定则：在竖直木板置来验证力的
14、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上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和和B，将绳子打一个结点将绳子打一个结点O，每个钩码的重量相等，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当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力绳子的拉力TOA、TOB、TOC，回答下列问题：，回答下列问题：图实图实5(1)改变钩码个数，实验不能完成的是改变钩码个数，实验不能完成的是 ()A钩码的个数钩码的个数N1N22，N34B钩码的个数钩码的个数N1N33，N24C钩码的个数钩码的个数N1N2N34D钩码的个数钩码的个数N14，N23，N35 (2)在拆下钩码和绳子前，最重要的
15、一个步骤是在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是() A标记结点标记结点O的位置，并记录的位置，并记录OA、OB、OC三段绳三段绳子的方向子的方向 B量出量出OA、OB、OC三段绳子的长度三段绳子的长度 C用量角器量出三段绳子之间的夹角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用天平测出钩码的质量 解析解析(1)假设每个钩码的重量为假设每个钩码的重量为G，则根据钩码，则根据钩码的个数即可表示出三根绳子的拉力的个数即可表示出三根绳子的拉力TOA、TOB和和TOC，其，其中中TOA、TOB代表两个分力，代表两个分力，TOC代表合力，根据平行四代表合力，根据平行四边形定则，该实验中的合力与分力的关系必须满足边形定则，该实验中的合力与分力的关系必须满足|TOATOB|TOCTOATOB，分析可知，分析可知，B、C、D选项均可选项均可以满足条件，是正确的。以满足条件，是正确的。 (2)在验证力的平行四边形定则时，必须记录下两在验证力的平行四边形定则时，必须记录下两个分力的大小与方向，在保证作用效果相同的情况个分力的大小与方向，在保证作用效果相同的情况(即结点即结点O)下，还须记录下合力的大小及方向。故本下，还须记录下合力的大小及方向。故本题选题选A项。项。 答案答案(1)A(2)A
