1、【 精品教育资源文库 】 实验三验证力的平行四边形定则 板块一 主干梳理 夯实基础 实验原理与操作 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的平行四边形定则。 实验原理 等效思想：使一个力 F 的作用效果和两个力 F1和 F2的作用效果相同，就是使同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点 O，即伸长量相同，所以 F 为 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、 F 在实验误差允许的范围内是否大小相等、方向相同。 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
2、 (几个 )。 实验步骤 1在水平桌面上平放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸固定在方木板上。 2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，细绳的另一端各系上细绳套。 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，将结点拉到某一位置 O，如图所示。 4用铅笔描下 O 点的位置和两条细绳的方向，读出并记录两个弹簧测力计的示数。 5用铅笔和刻度尺在白纸上从 O 点沿两条细绳的方向画直线，按一定的标度作出两个力 F1和 F2的图示，并以F1和 F2为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形，过 O 点的平行四边形的对角线即为合力 F。 6只用一个弹簧测力计，
3、通过细绳把橡皮条的结点拉到同样的位置 O，读出并记录弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度用刻度尺从 O 点作出这个力 F 的图示。 7比较 F 与用平行四边形定则求出的合力 F 的大小和方向，看它们在实验误差允许的范围内是否相等。 8改变 F1和 F2的大小和方向，再做两次实验。 数据处理与分析 数据处理 1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只弹簧测力计 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。 2用刻度尺从 O 点按同样的标度沿记录的方向作出这只弹簧测力计
4、的拉力 F 的图示。 3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 【 精品教育资源文库 】 1读数误差 弹簧测力计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录。 2.作图误差 (1)结点 O 的位置和两个弹簧测力计的方向画得不准确，作图比例不恰当、不准确等造成作图误差。 (2)两个分 力的起始夹角 太大，如大于 120 ，再做后两次实验时， 变化范围不大，因而弹簧测力计示数变化不显著，读数误差较大，导致作图产生较大误差。 注意事项 1同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：将两只弹簧测力计调零后互钩对拉，若两只弹簧测
5、力计读数相同，则可选；若读数不同，应调整或另换，直至相同为止。 2在同一次实验中，使橡皮条拉长时，结点 O 位置一定要相同。 3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 60 100 之间为宜。 4应注意使弹簧测力计与木板平行，并使细绳套 与弹簧测力计的轴线在同一条直线上，避免弹簧测力计的外壳与弹簧测力计的限位卡之间有摩擦，在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下，拉力的数值尽量大些。读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度。 5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，去掉细绳套后，再将所标点与 O 点连接，即可
6、确定力的方向。 6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。 其他实验方案设计 本实验用一个弹簧测力计也可以完成，具体操作如下： 1把两条细绳套中的一条细绳套与弹簧测力计连接，另一条细绳套用手直接抓住，然后同时拉这两条细绳套，使结点至 O 点，记下两条细绳套的方向和弹簧测力计的示数 F1。 2放回橡皮条后，将弹簧测力计连接到另一细绳套上，用手再同时拉这两条细绳套，使结点至 O 点，并使两条细绳套位于记录下来的方向上，读出弹簧测力计的示数 F2。 3其他步骤与提供两只弹簧测力计相同。 板块二 考点细研 悟法培优 考点 1 实验原理与操作 例 1 2
7、017 长沙模拟 某同学做 “ 验证力的平行四边形定则 ” 的实验情况如图甲所示，其中 A 为固定橡皮条的图钉， O 为橡皮条与细绳的结点， OB 与 OC 为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。 (1)如果没有操作失误，图乙中的 F 与 F 两力中，方向一定沿 AO 方向的是 _。 【 精品教育资源文库 】 (2)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)实验时，主要的步骤是： 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
8、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。记录下 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F； E只用一个弹簧测力计，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 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： 有重要遗漏的步骤的序号是 _和 _； 遗漏的内容分别是 _和 _。 尝试解答 (1)F _(2)B_(3)C _E_ C 中应加上 “ 记下
9、两条细绳的方向 ” _E 中应说明 “ 把橡皮条的结点拉到同一位置 O” 。 (1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至 O 点的拉力一定沿 AO 方向；而根据平行四边形定则作出的合力，由于误差的存在，不一定沿 AO 方向，故一定沿 AO 方向的是 F 。 (2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们的作用效果可以等效替代， B 正确。 (3) 根据 “ 验证力的平行 四边形定则 ” 实验的操作步骤可知，有重要遗漏的步骤的序号是 C、 E。 在 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同一位置 O。 总结升华 巧记验证力的平行四边形定则实验应注意的问题 用两个弹簧秤拉橡皮条
10、时的 “ 三记录 ”( 记录两弹簧测力计示数、两细绳方向和结点 O 的位置 )，用一个弹簧测力计拉橡皮条时的 “ 二记录 ”( 记录弹簧测力计示数和细绳方向 )及 “ 一注意 ”( 结点 O 的位置必须在同一位置 )等。 跟踪训练 某同学用如图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 M。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。 【 精品教育资源文库 】 (1)本实验用的弹簧测力计示数的单位
11、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 B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 (3)某次实 验中，该同学发现弹簧测力计 A 的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法。 _ _。 答案 (1)3.6 (2)D (3)使 B 拉力减小；减小 M 的重力大小；把 A 换成量程更大的弹簧测力计或改变 B 的拉力方向等 (任选两个 ) 解析 (1)根据弹簧测力计的指针位置以及读数规则可知 A 的示数为 3.6 N。 (2)要验证 的关系是
12、 A、 B 两个弹簧测力计的拉力的合力与 M 的重力等大反向，所以应测量 M 的重力。为减小测量误差，弹簧测力计应在使用前校零，拉力的方向与木板平面平行， A、 B、 C 对。改变拉力进行多次实验， O点位置可以不同， D 错。 (3)A 的拉力超过其量程，为减小 A 的数值，有多种方法，例如：使 B 拉力减小，减小 M 的重力大小，把 A 换成量程更大的弹簧测力计，改变 B 的拉力方向等。 考点 2 数据处理与误差分析 例 2 在 “ 验证力的平行四边形定则 ” 的实验中，需要将橡皮筋的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳， O 为橡皮筋与细绳的结点。 (1)实验过程中，除记录弹簧测力计
13、的读数和 O 点位置，还必须记录 _。在坐标纸上画出了如图所示的两分力 F1和 F2，图中小正方形边长表示 1 N，则两力的合力 F _N。 (2)为减小实验误差，下列措施正确的是 _。 A两条细绳的夹角必须很大 B弹簧测力计、细绳、橡皮筋都应与木板平面平行 C拉橡皮筋的细绳要稍长一些，标记同一条细绳的方向时两标记点要适当近一些 D应尽量避免弹簧测力计与木板间的摩擦 尝试解答 (1)两根细绳的方向 _6_(2)BD。 (1)关于实验操作步骤 ：除记录弹簧测力计的读数和 O 点位置，还必须记录两根细绳的方向，作出平行四边形，然后量取对角线的长度，即得 F 6 N。 (2)实验中，为减小实验误差，两条细绳的夹角稍大便于作平行四边形，但不一定 “ 必须很大 ” ，故 A 错误；弹簧测力计、细绳、橡皮筋都应与木板平面平行，故 B 正确；拉橡皮筋的细绳要稍长一些，标记同一条细绳的方向时两标记点要适当远一些，这样画出的拉力方向较为准确，故 C 错误；应尽量避免弹簧测力计与木板间的【 精品教育资源文库 】 摩擦，这样测出的拉力较准确，故 D
