1、【 精品教育资源文库 】 实验三 验证力的平行四边形定则 (对应学生用书第 34 页 ) 一、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 二、实验原理 1等效法：一个力 F 的作用效果和两个力 F1、 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，所以力 F 就是这两个力 F1和 F2的合力，作出力 F 的图示，如图实 31 所示 图实 31 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 三、实验器材 方木板，白
2、纸，弹簧测力计 (两只 )，橡皮条，细绳套 (两个 )，三角板，刻度尺，图钉 (多个 ) 四、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 32 所示，橡皮条的另一端拴上两个绳套 图实 32 【 精品教育资源文库 】 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 O.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
3、改变两个分力的大小和夹角，再做两次实验 . 五、数据处理 1用铅笔和刻度尺从力的作用点 (位置 O)沿着两绳套的方向画直线，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 O 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 4 中弹簧测力计的拉力 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 六、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
4、要多做几次实验，并且使两分力 F1、F2的夹角适当大些 七、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，要调整指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 60 100 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
5、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 【 精品教育资源文库 】 (对应学生用书第 35 页 ) 考点一 | 实验原理与操作 (2018 长沙模拟 )某同学做 “ 验证力的平行四边形定则 ” 的实验情 况如图实 33 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为细绳图乙是在白纸上根据实验结果画出的图 甲 乙 图实 33 (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 _ (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 (3)实验
6、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只弹簧测力计的拉力 F1和 F2的图示，并用平行四边形定则求出合力 F； E只用一只弹簧测力计，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力 F 的图示； F比较 F 和 F 的大小和方向，看
7、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 _. 【导学号： 84370092】 答案 (1)F (2)B (3)C E C 中应加上 “ 记下两条细绳的方向 ” E 中应【 精品教育资源文库 】 说明 “ 把橡皮条的结点拉到同一位置 O” 小张和小王在做 “ 验证力的平行四边形定则 ” 实验中，实验步骤如下： 用图钉把白纸钉在方木板上 把方木板平放在桌面上，用图钉把橡皮条的一端固定在 O 点，橡皮条的另 一端拴上两个细绳套 小张同学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，结点到达某一位置时，小王同学用铅笔描
8、下结点的位置，标上字母 A，如图所示 接着小王在两条细绳的方向上离 A 点比较近的地方点下了另两个点 B、 C，并记录弹簧测力计的读数 F1、 F2. 移开两弹簧测力计，从位置 A 画直线 AB、 AC，按选定的标度作出两只弹簧测力计的拉力 F1、 F2的图示，并用平行四边形定则作出合力 F 的图示 只用一只弹簧测力计通过绳套把橡皮条的结点再次拉到同样位置 A，记下弹簧测力计的读数和细绳的方向用 刻度尺从 A 点按同样标度沿记录的方向作出这只弹簧测力计的拉力 F 的图示 比较力 F 的图示与合力 F 的图示，看两者是否等长，同向 小张改变两个力 F1和 F2的大小和夹角，再次重复实验时，发现让
9、结点回到 A 点不太容易，小王就在结点移过 A 点时用手指将其按在 A 点，接着记录下两弹簧测力计的方向和示数大小 接着重复步骤 ，最后得出结论： 在误差允许的范围内，力的合成符合平行四边形定则 (1)以上实验步骤中不恰当的是 _，有错误的是 _ (2)如图所示是两组同学作出的图示，其中符合实验 情况的是 _ 【 精品教育资源文库 】 甲 乙 解析 (1)实验步骤中不恰当的是 ，应该在细绳套的方向上离 A 点尽可能远的地方点下另两个点 B、 C，并记录两个弹簧测力计的读数有错误的是 ，改变两个力的大小和夹角，再次重复实验时，发现让结点回到 A 点不太容易，可以另外选择结点位置进行实验，不能在
10、结点移过 A 点时用手指将其按压在 A 点 (2)用一只弹簧测力计拉橡皮条时，其拉力方向与 OA 在一条直线上，而利用平行四边形定则画出的两个力的合力 F 的方向可能与 OA 的方向有偏差符合实验情况的是甲 答案 (1) (2)甲 考点二 | 数据处理与误差分析 (2017 全国 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)的纸贴在桌面上，如图实 34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)用一只测力计将橡皮筋的
11、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 (b)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 (a)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 F1 4.2 N 和 F2 5.6 N. () 用 5 mm 长度的线段表示 1 N 的力，以 O 点为作用点，在图 (a)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 ； 图实 34 () F 合 的大小为 _N， F 合 与拉力 F 的
12、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 . 【导学号： 84370093】 解析 (1)由题给测力计示数可知，读数为 4.0 N. (2)作图， F2长度为 28 mm， F1长度为 21 mm，平行四边形如图，量出合力长度约为20 mm，大小代表 4.0 N，量出合力箭头处到 y 轴距离和所作合力在 y 轴上投影长度，【 精品教育资源文库 】 其比值就是 F 合 与拉力 F 的夹角的正切值 答案 见解析 将橡皮筋的一端固定在 A 点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为 0.1
13、 N 的弹簧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 O 点时，两根细绳相 互垂直，如图 S312 甲所示这时弹簧测力计的读数可从图中读出 甲 乙 (1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为 _ N 和 _ N. (2)在如图乙所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力 答案 (1)2.50(4.00) 4.00(2.50) (2)如图所示 考点三 | 实验拓展与创新 视角 1：器材的变化 (如图甲、乙、丙、丁所示 ) 甲 乙 【 精品教育资源文库 】 丙 丁 视角 2：合力、分力的获得 (1)分力的获得：弹簧测力计的拉力 钩码的重力 传感器的读数 (2)合力的获得：弹簧测力计的拉力 重物的重力 钩码的重力 创新点 1 用钩码替代弹簧测力计 1有同学利用如图实 35 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，每个钩码的重量相等，当系统达
