1、1创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破实验三验证力的平行四边形定则实验三验证力的平行四边形定则2创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破一、基本原理与操作一、基本原理与操作原理装置图原理装置图操作要领操作要领互互成角度的两个力与一个力产生相同的成角度的两个力与一个力产生相同的效果效果(1)等效：等效：同一次实验中两次把橡皮条拉长后的结点同一次实验中两次把橡皮条拉长后的结点O位位置必须保持不变置必须保持不变(2)拉力：拉力：沿弹簧测力计轴线方向拉沿弹簧测力计轴线方向拉(与板面平行与板面平行)，橡皮，橡皮条、弹簧测力计和细绳套与纸面平行；两分力条、弹簧测力计和细绳套与纸面平行；两分力F1、F2
2、的的夹角不要太大或太小夹角不要太大或太小(3)记录：记录：记下每次各力的大小和方向，标记方向的两点记下每次各力的大小和方向，标记方向的两点尽量远些尽量远些(4)作图：作图：选定比例要相同，严格按力的图示要求作平行选定比例要相同，严格按力的图示要求作平行四边形求合力四边形求合力3创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破二、数据处理与分析二、数据处理与分析1.画出画出F1、F2的图示，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力的图示，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F。2.画出拉力画出拉力F的图示。的图示。3.比较比较F与与F是否完全重合是否完全重合(或几乎完全重合或几乎完全重合)，
3、从而验证平行四边形定则。，从而验证平行四边形定则。4创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破注意事项注意事项(1)操作不忘操作不忘“三三”“”“二二”“”“一一”用两个弹簧测力计拉橡皮条时的用两个弹簧测力计拉橡皮条时的“三记录三记录”(记录两弹簧测力计示数、两细绳方记录两弹簧测力计示数、两细绳方向和结点向和结点O的位置的位置)。用一个弹簧测力计拉橡皮条时的用一个弹簧测力计拉橡皮条时的“二记录二记录”(记录弹簧测力计示数和细绳方向记录弹簧测力计示数和细绳方向)。“一注意一注意”(同一次实验中结点同一次实验中结点O的位置必须在同一位置的位置必须在同一位置)。(2)绳夹角、拉力适中。绳夹角、拉力适中
4、。(3)细绳适当长些，标记方向的两点尽量远些，力的图示稍大一些。细绳适当长些，标记方向的两点尽量远些，力的图示稍大一些。5创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破误差来源误差来源(1)弹簧测力计本身的误差。弹簧测力计本身的误差。(2)读数误差、作图误差等。读数误差、作图误差等。6创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破命题角度命题角度【例【例1】某同学做某同学做“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”的实验如图的实验如图1甲所示，其中甲所示，其中A为为固定橡皮条的图钉，固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，为橡皮条与细绳的结点，OB和和OC为细绳。图乙是在白为细绳。图乙是在白纸上根
5、据实验结果画出的图。纸上根据实验结果画出的图。教材原型实验教材原型实验对实验方法及实验步骤的考查对实验方法及实验步骤的考查图图17创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(1)如果没有操作失误，图乙中的如果没有操作失误，图乙中的F与与F两力中，方向一定沿两力中，方向一定沿AO方向的是方向的是_。(2)本实验采用的科学方法是本实验采用的科学方法是_。A.理想实验法理想实验法 B.等效替代法等效替代法C.控制变量法控制变量法 D.建立物理模型法建立物理模型法(3)实验时，主要的步骤是：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；在桌上放一块方木板，
6、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，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；细绳的另一端系着绳套；8创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破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，结点到达某一位置点到达某一位置O，记录下，记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；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按选好的标度，用
7、铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和和F2的图示，的图示，并用平行四边形定则求出合力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数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F的图示；的图示；F.比较比较F和和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。9创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破上述步骤中，上述步骤中，有重要遗漏的步骤的序号是有重要遗漏的步骤的序号是_和和_；遗漏的内容分别是遗漏的
8、内容分别是_和和_。解析解析(1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿点的拉力一定沿AO方向；而用两个弹方向；而用两个弹簧测力计拉橡皮条至簧测力计拉橡皮条至O点的拉力，根据平行四边形定则作出两弹簧测力计拉力的点的拉力，根据平行四边形定则作出两弹簧测力计拉力的合力，由于误差的存在，不一定沿合力，由于误差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿方向，故一定沿AO方向的是方向的是F。10创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(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，故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，故选项
9、选项B正确。正确。(3)根据根据“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”实验的操作规程可知，有重要遗漏的步骤的实验的操作规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是序号是C、E。在在C中未记下两条细绳的方向，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中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置O。答案答案(1)F(2)B(3)CEC中应加上中应加上“记下两条细绳的方向记下两条细绳的方向”E中应说中应说明明“把橡皮条的结点拉到同一位置把橡皮条的结点拉到同一位置O”11创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破拓展训练拓展训练12018天津理综，天津理综，9(2)某研究小组做某研究小组
10、做“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为5N的弹簧测力计两个，橡的弹簧测力计两个，橡皮条皮条(带两个较长的细绳套带两个较长的细绳套)，刻度尺，图钉，刻度尺，图钉(若干个若干个)。具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有_。A.橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B.重复实验再次进行验证时，结点重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同的位置可以与前一次不同12创新设
11、计创新设计实验基础梳理实验热点突破C.使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度D.用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力力该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示。其中、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示。其中对于提高实验精度最有利的
12、是对于提高实验精度最有利的是_。13创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破解析解析由力的平行四边形定则知，橡皮条和两绳套夹角的角平分线不一定在一条由力的平行四边形定则知，橡皮条和两绳套夹角的角平分线不一定在一条直线上，两分力的大小也不一定小于合力，直线上，两分力的大小也不一定小于合力，A、D项错误；验证力的平行四边形定项错误；验证力的平行四边形定则时，每次实验需保证合力与分力作用效果相同，结点则时，每次实验需保证合力与分力作用效果相同，结点O必须在同一位置，但重复必须在同一位置，但重复实验时，可以改变合力的大小，故结点实验时，可以改变合力的大小，故结点O的位置可以与前一次不同，的位置可以与前
13、一次不同，B项正确；使项正确；使用测力计测力时，施力方向应沿测力计轴线方向，读数时视线应正对测力计刻度，用测力计测力时，施力方向应沿测力计轴线方向，读数时视线应正对测力计刻度，C项正确。项正确。为了减小画图时表示力的方向的误差，记录各个力的方向时，需要确定相对较远为了减小画图时表示力的方向的误差，记录各个力的方向时，需要确定相对较远的两个点，然后连线确定力的方向，的两个点，然后连线确定力的方向，A项错误；根据纸张大小，选择合适的标度，项错误；根据纸张大小，选择合适的标度，使图尽量充满纸面，两力的夹角不宜过大或过小，所以使图尽量充满纸面，两力的夹角不宜过大或过小，所以B项正确，项正确，C、D项错
14、误。项错误。答案答案BCB14创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破【例【例2】(2017全国全国卷，卷，22)某探究小组做某探究小组做“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”实验，实验，将画有坐标轴将画有坐标轴(横轴为横轴为x轴，纵轴为轴，纵轴为y轴，最小刻度表示轴，最小刻度表示1mm)的纸贴在水平桌面的纸贴在水平桌面上，如图上，如图2(a)所示。将橡皮筋的一端所示。将橡皮筋的一端Q固定在固定在y轴上的轴上的B点点(位于图示部分之外位于图示部分之外)，另一端另一端P位于位于y轴上的轴上的A点时，橡皮筋处于原长。点时，橡皮筋处于原长。(1)用一只测力计将橡皮筋的用一只测力计将橡皮筋的
15、P端沿端沿y轴从轴从A点拉至坐标原点点拉至坐标原点O，此时拉力，此时拉力F的大小的大小可由测力计读出。测力计的示数如图可由测力计读出。测力计的示数如图(b)所示，所示，F的大小为的大小为_N。命题角度命题角度实验数据的处理实验数据的处理15创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(2)撤去撤去(1)中的拉力，橡皮筋中的拉力，橡皮筋P端回到端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将次将P端拉至端拉至O点。此时观察到两个拉力分别沿图点。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测力计
16、的示数读出两个拉力的大小分别为F14.2N和和F25.6N。()用用5mm长度的线段表示长度的线段表示1N的力，以的力，以O为作用点，在图为作用点，在图(a)中画出力中画出力F1、F2的的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合合；图图216创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破()F合合的大小为的大小为_N，F合合与拉力与拉力F的夹角的正切值为的夹角的正切值为_。若。若F合合与与拉力拉力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。的平行四边形定
17、则。解析解析(1)由图由图(b)可知，可知，F的大小为的大小为4.0N。(2)()画出力画出力F1、F2的图示，如图所示的图示，如图所示17创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破答案答案(1)4.0(2)()见解析图见解析图()4.00.0518创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破拓展训练拓展训练2(2019山西太原模拟山西太原模拟)请完成请完成“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”实验的相关内实验的相关内容。容。(1)如图如图3甲所示，在铺有白纸的水平木板上，橡皮条一端固定在甲所示，在铺有白纸的水平木板上，橡皮条一端固定在A点，另一端拴点，另一端拴两个细绳套。两个细绳套。图图
18、319创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(2)如图乙所示，用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，使绳与橡皮条的结点伸如图乙所示，用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，使绳与橡皮条的结点伸长到某位置并记为长到某位置并记为O点，记下此时弹簧测力计的示数点，记下此时弹簧测力计的示数F1和和F2及及_。(3)如图丙所示，用一个弹簧测力计拉橡皮条，使绳与橡皮条的结点拉到如图丙所示，用一个弹簧测力计拉橡皮条，使绳与橡皮条的结点拉到O点，记点，记下此时弹簧测力计的示数下此时弹簧测力计的示数F_N和细绳的方向。和细绳的方向。(4)如图丁所示，已按一定标度作出了如图丁所示，已按一定标度作出了F1、F2和和F的
19、图示，请用作图法作出的图示，请用作图法作出F1和和F2的合力。的合力。(5)合力与合力与F大小相等，方向略有偏差，如果此偏差仅由大小相等，方向略有偏差，如果此偏差仅由F1引起，则原因是引起，则原因是F1的大的大小比真实值偏小比真实值偏_、F1与与F2的夹角比真实夹角偏的夹角比真实夹角偏_。(均填均填“大大”或或“小小”)20创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破答案答案(2)两细绳的方向两细绳的方向(3)3.00(4)见解析图见解析图(5)大大大大解析解析(2)要记下两分力要记下两分力F1和和F2的方向。的方向。(3)弹簧测力计的示数要估读一位，即弹簧测力计的示数要估读一位，即F3.00N。
20、(4)由力的图示作出由力的图示作出F1和和F2的合力的合力F，如图所示。，如图所示。(5)由图所示，将由图所示，将F1减小或减小减小或减小F1与与F2的夹角，合力的夹角，合力F与与F更接近重合，则原因是更接近重合，则原因是F1的大小比真实值偏大、的大小比真实值偏大、F1与与F2的夹角比真实夹角偏大。的夹角比真实夹角偏大。21创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破实验拓展创新实验拓展创新命题角度命题角度【例【例3】某学生实验小组设计了一个某学生实验小组设计了一个“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”的实验，装置的实验，装置如图如图4甲所示，在竖直放置的木板上部附近两侧，固定两个力传感
21、器，同一高甲所示，在竖直放置的木板上部附近两侧，固定两个力传感器，同一高度放置两个可以移动的定滑轮，两根细绳跨过定滑轮分别与两力传感器连接，度放置两个可以移动的定滑轮，两根细绳跨过定滑轮分别与两力传感器连接，在两细绳连接的结点在两细绳连接的结点O下方悬挂钩码，力传感器下方悬挂钩码，力传感器1、2的示数分别为的示数分别为F1、F2，调，调节两个定滑轮的位置可以改变两细绳间的夹角。实验中使用若干相同的钩码，节两个定滑轮的位置可以改变两细绳间的夹角。实验中使用若干相同的钩码，每个钩码质量均为每个钩码质量均为100g，取，取g9.8m/s2。实验器材的改进实验器材的改进22创新设计创新设计实验基础梳理
22、实验热点突破图图4(1)关于实验，下列说法正确的是关于实验，下列说法正确的是()A.实验开始前，需要调节木板使其位于竖直平面内实验开始前，需要调节木板使其位于竖直平面内B.每次实验都必须保证结点位于每次实验都必须保证结点位于O点点23创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破C.实验时需要记录钩码数量、两力传感器的示数和三条细绳的方向实验时需要记录钩码数量、两力传感器的示数和三条细绳的方向D.实验时还需要用一个力传感器单独测量悬挂于实验时还需要用一个力传感器单独测量悬挂于O点钩码的总重力点钩码的总重力(2)根据某次实验得到的数据，该同学已经按照力的图示的要求画出了根据某次实验得到的数据，该同学已
23、经按照力的图示的要求画出了F1、F2(如如图乙所示图乙所示)，请你作图得到，请你作图得到F1、F2的合力的合力F(只作图，不求大小只作图，不求大小)，并写出该合力不，并写出该合力不完全竖直的一种可能原因：完全竖直的一种可能原因：_。24创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(2)利用平行四边形定则作出利用平行四边形定则作出F1和和F2的合力的合力F，如图所示，该，如图所示，该合力方向不完全在竖直方向的可能原因是定滑轮有摩擦、合力方向不完全在竖直方向的可能原因是定滑轮有摩擦、木板未竖直放置等。木板未竖直放置等。解析解析(1)实验开始前，需要调节木板使其位于竖直平面内，实验开始前，需要调节木板使
24、其位于竖直平面内，以保证钩码重力等于细绳的拉力，选项以保证钩码重力等于细绳的拉力，选项A正确；该装置每次正确；该装置每次实验不需要保证结点位于实验不需要保证结点位于O点，选项点，选项B错误；实验时需要记录错误；实验时需要记录钩码数量、两力传感器的示数和三条细绳的方向，选项钩码数量、两力传感器的示数和三条细绳的方向，选项C正正确；悬挂于确；悬挂于O点钩码的总重力可以根据钩码的质量得出，不点钩码的总重力可以根据钩码的质量得出，不需要力传感器测量，选项需要力传感器测量，选项D错误。错误。答案答案(1)AC(2)见解析图定滑轮有摩擦、木板未竖直放置等见解析图定滑轮有摩擦、木板未竖直放置等(回答出一项合
25、回答出一项合理答案即可理答案即可)25创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破【例【例4】某实验小组用一个弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平行四边某实验小组用一个弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则，设计了如图形定则，设计了如图5所示的实验装置，固定在竖直木板上的量角器的直边水所示的实验装置，固定在竖直木板上的量角器的直边水平，橡皮筋的一端固定于量角器的圆心平，橡皮筋的一端固定于量角器的圆心O的正上方的正上方A处，另一端系绳套处，另一端系绳套1和绳套和绳套2，主要实验步骤如下：，主要实验步骤如下：命题角度命题角度实验方法改进与迁移实验方法改进与迁移图图526创新设计创新设计实
26、验基础梳理实验热点突破(1)弹簧测力计挂在绳套弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O点处，记点处，记下弹簧测力计的示数下弹簧测力计的示数F；(2)弹簧测力计挂在绳套弹簧测力计挂在绳套1上，手拉着绳套上，手拉着绳套2，缓慢拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到，缓慢拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达达O处，此时绳套处，此时绳套1沿沿0方向，绳套方向，绳套2沿沿120方向，记下弹簧测力计的示数方向，记下弹簧测力计的示数F；(3)根据力的平行四边形定则计算绳套根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力为的拉力为_；(4)比较比较_即可初步验证；即可初步验证；(5
27、)只改变绳套只改变绳套2的方向，重复上述实验步骤；的方向，重复上述实验步骤；27创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(6)将绳套将绳套1由由0方向缓慢转动到方向缓慢转动到60方向，同时绳套方向，同时绳套2由由120方向缓慢转动到方向缓慢转动到180方向，此过程中保持橡皮筋的结点在方向，此过程中保持橡皮筋的结点在O处不动，保持绳套处不动，保持绳套1和绳套和绳套2的夹角的夹角120不变，关于绳套不变，关于绳套1的拉力大小的变化，下列结论正确的是的拉力大小的变化，下列结论正确的是_。(填选项填选项前的序号前的序号)A.逐渐增大逐渐增大B.先增大后减小先增大后减小C.逐渐减小逐渐减小D.先减小后增
28、大先减小后增大28创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(6)两个绳套在缓慢转动过程中，合力保持不变，根据两个绳套在缓慢转动过程中，合力保持不变，根据平行四边形定则画出力的示意图，如图所示，根据几何平行四边形定则画出力的示意图，如图所示，根据几何关系可知，绳套关系可知，绳套1的拉力大小逐渐增大。的拉力大小逐渐增大。29创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破拓展训练拓展训练3某课外兴趣小组用如图某课外兴趣小组用如图6甲所示的装置进行甲所示的装置进行“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”实验，实验中使用的每个钩码的质量均相同。先用两组钩码实验，实验中使用的每个钩码的质量均相同。先用两
29、组钩码(一组一组4个钩码，一组个钩码，一组3个钩码个钩码)拉弹簧使其伸长至某个位置拉弹簧使其伸长至某个位置O，并记录；然后再用一根细线牵引一组钩码，并记录；然后再用一根细线牵引一组钩码拉弹簧。拉弹簧。图图630创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(1)本实验采用的物理方法是本实验采用的物理方法是_法，完成该实验最关键的步骤是法，完成该实验最关键的步骤是_。(2)某同学在坐标纸上画出了如图乙所示的两个已知力某同学在坐标纸上画出了如图乙所示的两个已知力F1和和F2，图中小正方形的，图中小正方形的边长表示边长表示3N，则两力的合力，则两力的合力F_N，F1与与F的夹角为的夹角为_。(3)当再用一
30、根细线牵引一组钩码拉弹簧时，所需的钩码一定不会超过当再用一根细线牵引一组钩码拉弹簧时，所需的钩码一定不会超过_个。个。31创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破解析解析(1)合力与分力是等效替代的关系，所以本实验采用的物理方法是等效替合力与分力是等效替代的关系，所以本实验采用的物理方法是等效替代法；完成该实验最关键的步骤是第二次也要把弹簧拉到代法；完成该实验最关键的步骤是第二次也要把弹簧拉到O处。处。(2)根据力的平行四边形定则，作出两个力的合力如图所示，从图中可以知道，根据力的平行四边形定则，作出两个力的合力如图所示，从图中可以知道，合力合力F18N，根据几何关系知，根据几何关系知F1与与F的夹角为的夹角为45。32创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(3)由题图甲可知，若两组钩码沿同一方向拉弹簧时合力最大，即由题图甲可知，若两组钩码沿同一方向拉弹簧时合力最大，即7个钩码的重力，个钩码的重力，所以当再用一根细线牵引一组钩码拉弹簧时，无论之前两组钩码如何放置，这时所所以当再用一根细线牵引一组钩码拉弹簧时，无论之前两组钩码如何放置，这时所需的钩码一定不会超过需的钩码一定不会超过7个。个。答案答案(1)等效替代第二次也要把弹簧拉到等效替代第二次也要把弹簧拉到O处处(2)1845(3)733本节内容结束
