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1、实验三 验证力的平行四边形定则【实验目的】1 .会使用弹簧测力计.2 .验证互成角度的两个力合成时是否符合平行四边形定则.【实验原理】1. 等效法一个力F的作用效果和两个力F、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3-1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，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(几个).【实验过程】1.
2、实验步骤(1) 用图钉把白纸钉在方木板上.(2) 用图钉把橡皮条的一端固定在A点，如图实3-2 所示，橡皮条的另一端拴上两个绳套.(3) 用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸 长到某一位置。.用铅笔描下O点的位置和两条细绳套的方向，并记录弹簧测力 计的读数.注意在使用弹簧测力计的时候，要使它的弹簧与木板平面平行.(4) 只用一只弹簧测力计，通过细绳把橡皮条的结点拉到同一位置O.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.(5) 改变两个分力的大小和夹角，再做两次实验.2. 数据处理(1) 用铅笔和刻度尺从力的作用点(位置0)沿着两绳套的方向画
3、直线，按选定 的标度作这两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，利用刻度尺和三角板以F1 和F2为邻边作平行四边形，过0点画平行四边形的对角线，即为合力F的图示.(2) 用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出实验步骤中弹簧测力计 的拉力F的图示.比较F与F是否完全重合或几乎完全重合，从而验证平行四边形定则.【误差分析】1系统误差弹簧测力计本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.偶然误差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 F、F2的夹角适当大些.【注意事项】1 .使用弹簧测力计前，要先观察指针是否指在零刻度处，若指针不在零刻 度处，要设法调整指
4、针，使其指在零刻度处.再将两只弹簧测力计的挂钩钩在 一起，向相反方向拉，如果两个示数相同方可使用.2 .实验中的两个细绳套不要太短.3 .在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同.4 .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.5 .在用力拉弹簧测力计时，拉力应沿弹簧测力计的轴线方向.弹簧测力计 中弹簧轴线、橡皮条、细绳套应该位于与纸面平行的同一平面内.要防止弹簧 测力计卡壳，防止弹簧测力计或橡皮条与纸面有摩擦6 .在同一实验中，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.【实验改进】弹簧测力计用力传感器
5、取代，可避免摩擦，使读数更方便、精确.【例1】 在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在 水平木板上，先用一个弹簧秤拉橡皮条的另一端到某一点并记下该点的位置； 再将橡皮条的另一端系两根细绳，细绳的另一端都有绳套，用两个弹簧秤分别 钩住绳套，并互成角度地拉橡皮条（多选）某同学认为在此过程中必须注意以下几项：（）A. 两根细绳必须等长B. 橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上C. 在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行D. 在用两个弹簧秤同时拉细绳时要注意使两个弹簧秤的读数相等E. 在用两个弹簧秤同时拉细绳时必须将橡皮条的另一端拉到用一个弹簧秤 拉时记下的位置其中正确的是
6、.（填入相应的字母）（2） “验证力的平行四边形定则的实验情况如图实3-3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3-3乙是在白纸上根据实验结果画出的力的示意图. 图乙中的F与F两力中，方向一定沿AO方向的是 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）某同学在坐标纸上画出了如图实3-4所示的两个已知力F1和F2，图中小正 方形的边长表示2 N,两力的合力用F表示，F1、F2与F的夹角分别为01和妇关于F1、F2与F、01和02关系正确的有A. F1=4 NB. F=12 NC. 01=45D. 0102即学
7、即练1在“验证力的平行四边形定则的实验中，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（如图实3-6所示）.实 验中需用两只弹簧测力计分别钩住绳套，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.（多选）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，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与 木板平面平行C橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力要适当大些。拉力F1和F2的夹角越大越好其中正确的是（填入相应的字母）.（2）若两只弹簧测力计的读数均为4 N，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂 直，则（选填“能”或“不
8、能”）用一个量程为5 N的弹簧测力计测量出 它 们 的 合 力， 理 由 是【例2】（2015年高考山东卷煤同学通过下述实验验证力的平行四边形定 则.实验步骤： 将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向. 如图实3-7甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠 笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记 为O1、O2,记录弹簧秤的示数F，测量并记录O1、O2间的距离（即橡皮筋的长度以 每次将弹簧秤示数改变0.50 N,测出所对应的，部分数据如下表所示:F(N)00.501.001.502.002.50l(cm)l010.9712.0213.
9、0013.9815.05找出中F=2.50 N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O,橡皮筋的拉力记为FOO,.在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图实3-7乙所示.用 两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到O点，将两笔 尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为FOA，OB段的拉力记为Fob. 完成下列作图和填空：cm.(1) 利用表中数据在图实3-7丙中画出Fl图线，根据图线求得1=(2) 测得 OA=6.00 cm, OB=7.60 cm，则 FOA 的大小为N.(3) 在图实3-7 丁中根据给出的标度，作出Foa和Fob的合力F的图示.(4) 通过比较F 与
10、 的大小和方向，即可得出实验结论.即学即练2某同学用如图实3-9所示的实验装置来验证 “力的平行四边形定则.弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物肱弹簧测力计B的一端用细线系于O点， 手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置.分别读出弹簧 测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点 的位置和拉线的方向.(1) 本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为N.(2) 下列不必要的实验要求是.(请填写选项前对应的字母)A.应测量重物M所受的重力8.弹簧测力计应在使用前校零C. 拉线方向应与木板平面平行D. 改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置某次实验中，该同学发
11、现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请您提出 两个解决办法.1、（2015年高考安徽卷）在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，卜 j将橡皮条的一端固定在板上一点.两个细绳套系在橡皮条的另X.一端.用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施/0加0拉力，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图实即310所示.请将以下的实验操作和处理补充完整： 用铅笔描下结点位置，记为O； 记录两个弹簧测力计的示数与和F2,沿每条细绳（套）的方向用铅笔分别描出几个点，用刻度尺把相应的点连成线； 只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O,记录测力计的示数
12、f3, ； 按照力的图示要求，作出拉力F、F2、F3； 根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F； 比较 的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应的改进后再次进行实验.5.在“探究力的平行四边形定则”的实验中，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，细绳另一端系着绳套B、C （用来连接弹簧测力计）。其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。（1）在实验中，如果只将细绳换成橡皮筋，其它步骤没有改变，那么实验结果是否会发生变化？答：。（选填变”或“不变”）（2）图乙中的F与F俩力中，方向一 定沿AO方向的是。（3）本实验采用的科学方法 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
