1、【 精品教育资源文库 】 第 5 讲 实验：验证力的平行四边形定则 微知识验证力的平行四边形定则 1实验目的 验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则。 2实验原理 等效法：使一个力 F 的作用效果和两个力 F1、 F2的作用效果相同，都是使同一条一端固定的橡皮条伸长到某点，所以这个力 F 就是那两个力 F1和 F2的合力。作出力 F 的图示，再根据平行四边形定则作出力 F1和 F2的合力 F的图示，比较 F和 F 的大小和方向是否相同。 3实验器材 方木板，白纸，弹簧测力计 (两个 )，三角板，刻度尺，图钉 (若干个 )，细芯 铅笔，橡皮条，细绳套 (两个 )。 4实验步骤 (1)用图钉
2、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 A 点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套。 (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，使橡皮条伸长到某一位置 O，如图所示，记录 两弹簧测力计 的读数，用铅笔描下 O 点的位置及此时两细绳套的方向。 (4)用铅笔和刻度尺从结点 O 沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两个弹簧测力计的拉力 F1和 F2的图示，并以 F1和 F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过 O 点画平行四边形的对角线，此对角线 即为 合力 F 的图示。 (5)只用一个弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置 O，记下 弹簧测力计的读数
3、和 细绳的方向 ，用刻度尺从 O 点按同样的标度沿记录的方向作出这个弹簧测力计的拉力 F 的图示。 (6)比较力 F 与用平行四边形定则求出的合力 F 在大小和方向上是否相同。 【 精品教育资源文库 】 (7)改变两个力 F1和 F2的大小和夹角，再重复实验两次。 5注意事项 (1)不要直接以橡皮条端点为结点，可拴一短细绳连两细绳套，以三绳交点为结点，应使结点小些，以便准确地记录结点 O 的位置。 (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)不要用老化的橡皮条，检查方法是用一个弹簧测力计拉橡皮条，要反复做几次，使橡皮条拉到相同的长度看弹簧测力计读数有无变化。 (
4、4)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，取掉细绳套后，再将所标点与 O 点连直线确定力的方向。 (5)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。 6误差分析 (1)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)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 F1、 F2的夹角适当大些。 一、思维辨析 (判断正误，正确的画 “” ，错误的画 “” 。 ) 1同一次实验中只要使弹簧伸长的长度相等即可，没有必要把结点拉到同一位置 O 点。()
5、2细绳的作用之一记录力的方向，其长短对实验没有影响。 () 3弹簧测力计的作用是记录力的大小，其准确度会直接影响到实验的精确度。 () 二、对点微练 1 (实验原理 )在 “ 验证力的平行四边形定则 ” 的实验中，合力与分力的作用效果相同，这里作用效果是指 ( ) A弹簧测力计的弹簧被拉长 B固定橡 皮条的图钉受拉力产生形变 C细绳套受拉力产生形变 D使橡皮条在同一方向上伸长到同一位置 解析 合力与分力之间是等效替代关系，所以在实验中的作用效果相同是指橡皮条的伸长量相同且伸长到同一位置。 答案 D 2 (实验操作 )在做 “ 验证力的平行四边形定则 ” 实验时，下面列出的措施中，不利于改进实验
6、结果的是 ( ) A橡皮条弹性要好，拉到 O 点时拉力应适当大些 B两个分力 F1和 F2间的夹角要尽量大些 C拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧测力计平行贴近木板面 D拉橡皮条的绳要细，而且要稍长一些 【 精品教育资源文库 】 解析 拉力 “ 适当 ” 大 些能减小误差；而夹角 “ 尽量 ” 大些，则使作图误差变大；橡皮条等 “ 贴近 ” 木板，目的是使拉线水平；绳子要细且稍长便于确定力的方向，因此选 B 项。 答案 B 见学生用书 P034 微考点 1 实验操作和误差分析 核 |心 |微 |讲 本实验的原理是两个力共同作用的效果与一个力作用的效果相同，实验中应正确使用器材，实验中应记录哪些数
7、据，并理解这样做的原因。 典 |例 |微 |探 【例 1】 在 “ 探究求合力的方法 ” 时，先将橡皮筋的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳。实验时，需要两次拉伸橡皮筋，一次是通过两细绳用两个弹 簧测力计互成角度地拉橡皮筋，另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮筋。 (1)(多选 )实验对两次拉伸橡皮筋的要求中，下列说法中正确的有 _。 (填选项字母 ) A将橡皮筋拉伸相同长度即可 B将橡皮筋沿相同方向拉到相同长度 C将弹簧测力计都拉到相同刻度 D将橡皮筋和绳的结点拉到相同位置 (2)(多选 )在操作过程中，对减小实验误差有益的说法有 _。 (填选项字母 ) A两细绳必须等长
8、B弹簧测力计、细绳、橡皮筋都应与木板平行 C拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些 D用两弹簧测力计同时拉细绳时两弹簧测力计示数之差应尽可能大 (3)若用 F 表示两个分力 F1、 F2 的合力，用 F 表示 F1 和 F2 的等效力，则可以判断_(填 “ 甲 ” 或 “ 乙 ”) 同学的实验结果是符合事实的。 【 精品教育资源文库 】 【解题导思】 (1)两次拉伸橡皮筋时，为什么要保证结点到达同一位置？ 答： 这样才能认为产生相同的效果。 (2)画力的图示时，为什么要求标记同细绳方向的两点要适当的远些？ 答： 这样作图确定力的方向时误差较小。 解析 (1)两次拉橡皮筋的长度和方
9、向都应相同， A 项错误， B 项正确；弹簧测力计不需要拉到相同刻 度， C 项错误；两次拉力效果需相同， D 项正确。 (2)两细绳要互成角度，并非要等长， A 项错误；为了减小实验中因摩擦造成的误差，并使所有力都与木板平行， B 项正确；为了使方向记录得更准些， C 项正确；弹簧测力计同时拉细绳时，拉力不能太大，也不能太小，对两力之差没有过多要求， D 项错误。 (3)F 的方向一定沿着橡皮筋的方向，由于实验有误差，所以平行四边形的对角线不一定沿着橡皮筋方向。 答案 (1)BD (2)BC (3)甲 题 |组 |微 |练 1.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
10、定在水平放置的木板上，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，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图所示。请将以下的实验操作和处理补充完整： 【 精品教育资源文库 】 (1)用铅笔描下结点位置，记为 O。 (2)记录两个弹簧测力计的示数 F1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。 (3)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 F3， _。 (4)按照力的图示要求，作出拉力 F1、 F2、 F3。 (5)根据力的平行四边形定则作出
11、F1和 F2的合力 F。 (6)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。 答案 (3)沿此时细绳 (套 )的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把这些点连成直线 (6)合力 F 与 F3的大小、方向 2 “ 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，如图甲所示，记录：_、 _、 _。 C将步骤 B 中的钩码取下，分别在两根细线上挂上 4 个和 3 个质量相等的钩码，用两光滑硬棒 B，
12、C 使两细线互成角度，如图乙表示，小心调整 B， C 的位置，使_， _ ， 记 录【 精品教育资源文库 】 _。 (2)如果 “ 力的平行四边形定则 ” 得到验证，那么图乙中 coscos _。 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 (或细线拉力大小 )；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线的结点 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 为 G，则 F 5G， F1 4G， F2 3G，由三角
13、函数关系可知三力恰好构成直角三角形，则 cos 35， cos 45，所以 coscos 34。 答案 (1)B.结点 O 的位置 钩码个数 拉力方向 (或细线方向 ) C橡皮筋与细线的结点 O 与步骤 B 中结点位置重合 钩码个数和对应细线的方向 (2)34 微考点 2 实验的迁移、拓展和创新 核 |心 |微 |讲 本实验中应记录下合力和分力的大小和方向，下列方法中也能达到同 样的目的。 1用细绳上挂钩码的方法记录力的大小。 2用一只弹簧测力计也可以完成实验。 3用 DIS 实验装置来记录力的大小。 典 |例 |微 |探 【例 2】 某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则。实验步骤如下： 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 l)。每次将弹簧秤示数改变 0.50 N，测出所对应的 l，部分数据如下表所示： F/N 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 l/cm l0 10.97 12.02 13.00 13.98 15.05 找出
