第三章实验：验证力的平行四边形定则

1、实验:验证力的平行四边形定则1.1.验证互成角度的两个共点力合成的平行四边形定则验证互成角度的两个共点力合成的平行四边形定则2.2.进一步练习作图法求两个共点力的合力进一步练习作图法求两个共点力的合力 1.1.合力合力FF的确定：一个力的确定：一个力FF的作用效果与两个共点力的作用效果与两个共点力F F1 1与与F F2 2共同作用的效果都是把橡皮条拉伸到某点，则共同作用的效果都是把橡皮条拉伸到某点，则FF为为F F1 1和和F F2 2的合的合力力2.2.合力理论值合力理论值F F的确定：根据平行四边形定则作出的确定：根据平行四边形定则作出F F1 1和和F F2 2的合力的合力F F的图示

2、的图示3.3.平行四边形定则的验证：在实验误差允许的范围内，比较平行四边形定则的验证：在实验误差允许的范围内，比较FF和和F F是否大小相等、方向相同是否大小相等、方向相同方木板、白纸、弹簧测力计方木板、白纸、弹簧测力计( (两只两只) )、橡皮条、细绳套、橡皮条、细绳套( (两个两个) )、三角板、刻度尺、图钉三角板、刻度尺、图钉( (若干若干) )、铅笔、铅笔 1.1.仪器的安装仪器的安装(1)(1)钉白纸钉白纸: :用图钉把一张白纸钉在方木板上用图钉把一张白纸钉在方木板上, ,将方木板放在水将方木板放在水平桌面上。平桌面上。(2)(2)拴绳套拴绳套: :用图钉把橡皮条的一端固定在木板上的

3、用图钉把橡皮条的一端固定在木板上的A A点点, ,在橡皮在橡皮条的另一端拴上两条细绳套。条的另一端拴上两条细绳套。2.2.操作与记录操作与记录(1)(1)两力拉两力拉: :用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套, ,互成角度互成角度地拉橡皮条地拉橡皮条, ,使橡皮条伸长使橡皮条伸长, ,结点到达某一位置结点到达某一位置O(O(如图所示如图所示) )。用铅笔描下结点用铅笔描下结点O O的位置和两条细绳套的方向的位置和两条细绳套的方向, ,并记录弹簧测力并记录弹簧测力计的读数。计的读数。(2)(2)一力拉一力拉: :只用一个弹簧测力计只用一个弹簧测力计, ,通过细绳套

4、把橡皮条的结点通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置拉到与前面相同的位置O,O,记下弹簧测力计的读数和细绳套的方记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向。向。3.3.作图与分析作图与分析(1)(1)理论值：在白纸上按比例从理论值：在白纸上按比例从O O点开始作点开始作出两个弹簧测力计同时拉时弹簧测力计的出两个弹簧测力计同时拉时弹簧测力计的拉力拉力F F1 1和和F F2 2的图示，利用刻度尺和三角板的图示，利用刻度尺和三角板根椐平行四边形定则求出合力根椐平行四边形定则求出合力F F。(2)(2)测量值：按同样的比例用刻度尺从测量值：按同样的比例用刻度尺从O O点点起作出一个弹簧测力计拉橡皮条时

5、拉力起作出一个弹簧测力计拉橡皮条时拉力FF的图示。的图示。(3)(3)相比较：比较相比较：比较FF与用平行四边形定则求得的合力与用平行四边形定则求得的合力F F在实验在实验误差允许的范围内是否相等。误差允许的范围内是否相等。4.4.重复重复改变两个分力改变两个分力F F1 1和和F F2 2的大小和夹角，再重复实验两次的大小和夹角，再重复实验两次, ,比较每次比较每次的的F F与与FF在实验误差允许的范围内是否相等。在实验误差允许的范围内是否相等。1.1.结点到达某一位置后，记录结点位置时，存在误差。结点到达某一位置后，记录结点位置时，存在误差。2.2.弹簧测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之

6、间或弹簧测力弹簧测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间或弹簧测力计的外壳和纸面之间有摩擦力存在，会造成误差。计的外壳和纸面之间有摩擦力存在，会造成误差。3.3.弹簧测力计读数时，记录两绳套方向时，存在偶然误差。弹簧测力计读数时，记录两绳套方向时，存在偶然误差。4.4.应用平行四边形定则作图时应用平行四边形定则作图时, ,存在偶然误差。存在偶然误差。1.1.正确使用弹簧测力计正确使用弹簧测力计(1)(1)测量前应首先检查弹簧测力计的零点是否准确测量前应首先检查弹簧测力计的零点是否准确, ,注意使用中注意使用中不要超过其弹性限度。不要超过其弹性限度。(2)(2)实验时，弹簧测力计必须保持与木板平行

7、，且拉力应沿轴实验时，弹簧测力计必须保持与木板平行，且拉力应沿轴线方向。弹簧测力计的指针、拉杆都不要与刻度板和刻度板末线方向。弹簧测力计的指针、拉杆都不要与刻度板和刻度板末端的限位孔发生摩擦。端的限位孔发生摩擦。(3)(3)读数时应正对、平视刻度，估读到最小刻度的下一位。读数时应正对、平视刻度，估读到最小刻度的下一位。2.2.规范实验操作规范实验操作(1)(1)位置不变：在同一次实验中，将橡皮条拉长时结点的位置位置不变：在同一次实验中，将橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。一定要相同。(2)(2)角度合适：两个弹簧测力计所拉细绳套的夹角不宜太小，角度合适：两个弹簧测力计所拉细绳套的夹角不宜太小，

8、也不宜太大，以也不宜太大，以6060100100为宜。为宜。(3)(3)在不超出弹簧测力计量程及在橡皮条弹性限度内的前提下，在不超出弹簧测力计量程及在橡皮条弹性限度内的前提下，测量数据应尽量大一些。测量数据应尽量大一些。(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。不要直接沿细绳套方向画直线，应在细绳套两端画个投影点，去掉细绳套后，绳套方向画直线，应在细绳套两端画个投影点，去掉细绳套后，连直线确定力的方向。连直线确定力的方向。3.3.规范合理作图规范合理作图在同一次实验中在同一次实验中, ,画力的图示选定的标度要相同画力的图示选定的标度要相

9、同, ,并且要恰当选并且要恰当选定标度定标度, ,使力的图示稍大一些。使力的图示稍大一些。热点热点1 1 实验原理及注意事项实验原理及注意事项【典例【典例1 1】在在“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”的实验中某同学的的实验中某同学的实验情况如图所示实验情况如图所示, ,其中其中A A为固定橡皮筋的图钉为固定橡皮筋的图钉,O,O为橡皮筋与细为橡皮筋与细绳的结点绳的结点,OB,OB和和OCOC为细绳。为细绳。(1)(1)本实验采用的科学方法是本实验采用的科学方法是( () )A.A.理想实验法理想实验法B.B.等效替代法等效替代法C.C.控制变量法控制变量法D.D.建立物理模型法建立

10、物理模型法(2)(2)本实验中本实验中, ,采取下列哪些方法和步骤可以减小实验误差采取下列哪些方法和步骤可以减小实验误差 ( () )A.A.两个分力两个分力F F1 1、F F2 2间的夹角越大越好间的夹角越大越好B.B.拉橡皮筋的细绳要稍长一些拉橡皮筋的细绳要稍长一些C.C.实验中实验中, ,弹簧测力计必须与木板平行弹簧测力计必须与木板平行D.D.读数时视线要正对弹簧测力计刻度读数时视线要正对弹簧测力计刻度【标准解答【标准解答】(1)(1)选选B B。本实验是利用等效原理。本实验是利用等效原理, ,当两个力作用当两个力作用使橡皮筋伸长到结点使橡皮筋伸长到结点O O点点, ,另一个力作用也使

11、橡皮筋伸长到结点另一个力作用也使橡皮筋伸长到结点O O点时点时, ,这个力就是前两个力的合力这个力就是前两个力的合力, ,选选B B。(2)(2)选选B B、C C、D D。本实验中两弹簧测力计所拉绳间的夹角一般在。本实验中两弹簧测力计所拉绳间的夹角一般在6060到到120120之间较合适之间较合适,A,A错误错误; ;为了减小误差为了减小误差, ,便于确定两拉便于确定两拉力的方向力的方向, ,拉橡皮筋的细绳要稍长一些拉橡皮筋的细绳要稍长一些, ,且必须使橡皮筋、细绳、且必须使橡皮筋、细绳、弹簧测力计都与木板平行弹簧测力计都与木板平行, ,细绳要与弹簧测力计轴线在同一直细绳要与弹簧测力计轴线在

12、同一直线上线上, ,读数时视线要正对弹簧测力计刻度读数时视线要正对弹簧测力计刻度,B,B、C C、D D均正确。均正确。答案答案: :(1)B(1)B (2)B(2)B、C C、D D热点热点2 2 实验数据处理实验数据处理【典例【典例2 2】(2012(2012浙江高考浙江高考) )在在“探究求合力的方法探究求合力的方法”实验中实验中, ,现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧测力计。现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧测力计。(1)(1)为完成实验为完成实验, ,某同学另找来一根弹簧某同学另找来一根弹簧, ,先测量其劲度系数先测量其劲度系数, ,得得到的实验数据如下表到的

13、实验数据如下表: :用作图法求得该弹簧的劲度系数用作图法求得该弹簧的劲度系数k=k=N/mN/m。(2)(2)某次实验中某次实验中, ,弹簧测力计的指针位置如图所示弹簧测力计的指针位置如图所示, ,其读数为其读数为 N;N;同时利用同时利用(1)(1)中结果获得弹簧上的弹力值为中结果获得弹簧上的弹力值为2.50N,2.50N,请画请画出这两个共点力的合力出这两个共点力的合力F F合合。(3)(3)由图得到由图得到F F合合= =N N。【标准解答【标准解答】(1)(1)根据表格数据描点，然后连成一条过原点的根据表格数据描点，然后连成一条过原点的直线，如图所示直线，如图所示, ,直线的斜率等于弹簧的劲度系数直线的斜率等于弹簧的劲度系数, ,k= =55 N/mk= =55 N/m。23.5N / m6.42 10 (2)(2)读出弹簧测力计的读数为读出弹簧测力计的读数为2.10N(2.10N(保留三保留三位有效数字位有效数字););以以O O为顶点为顶点, ,画出两弹簧的绳画出两弹簧的绳套方向就是两拉力方向套方向就是两拉力方向, ,再确定并画好力的再确定并画好力的标度标度, ,画出两拉力的图示画出两拉力的图示, ,以两拉力为邻边以两拉力为邻边作出平行四边形作出平行四边形, ,画出平行四边形的对角线画出