_实验：验证力的平行四边形

1、实验：探究弹力与弹簧伸长的关系验证力的平行四边形定则一、探究弹力和弹簧伸长的关系一、探究弹力和弹簧伸长的关系 1实验目的 (1)探究弹力和弹簧伸长量的定量关系； (2)学会使用列表法、图象法、函数法处理实验数据 2实验原理 在竖直悬挂的轻弹簧下端悬挂砝码，平衡时弹力大小等于砝码的重力，用刻度尺量出弹簧的伸长量，改变砝码数量，重复上面实验，就可以定量地找出弹力与伸长量之间的关系 3实验器材 弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、坐标纸. 4实验步骤 (1)如图242，将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长 (2)在弹簧下端挂钩码，测出弹簧总长度l，

2、计算出弹簧的伸长量x和钩码的重力mg. (3)改变(增加)钩码数量依次测出弹簧长度和钩码总重力，列表记录 (4)以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧伸长量x为横坐标建立坐标系，根据所测数据描点，拟合各点，得出弹力F和弹簧伸长量x的图线 (5)以弹簧伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数首先尝试一次函数，如果不行再考虑二次函数 (6)得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义 二、验证力的平行四边形定则二、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：两个力F1、F2共同作用使橡皮条伸长到结点O，单独一个力

3、F作用也使橡皮条伸长到结点O，这一个力F就是前两个力F1和F2的合力作出F的图示，再根据平行四边形定则作出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、弹簧秤(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉若干、细芯铅笔 4实验步骤 (1)用图钉把白纸固定在水平桌面的方木板上 (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)用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一位置O，如图241，记录两弹簧秤的读数，用铅笔描下O点位置及此时两条细绳套的方向 (4)用铅笔和刻度尺从O点沿两条细绳方向画直线，按选定的

4、标度作出这两只弹簧秤的读数F1和F2的图示，以F1、F2为邻边用铅笔及刻度尺作平行四边形，两邻边所夹的对角线即为合力F的图示 (5)只用一只弹簧秤钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同一位置O.记下此时弹簧秤的示数F及细绳的方向，用刻度尺按同样的标度作出F的图示 (6)比较F与F的大小和方向 (7)改变F1、F2的大小和夹角，重复做两次实验，得出结论一、一、“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”实验有哪实验有哪些要求？些要求？ 解答：1正确使用弹簧秤 (1)弹簧秤的选取方法是：将两只弹簧秤调零后互钩水平对拉，若两只弹簧秤在对拉过程中，读数相同则可选 (2)弹簧秤不能在超出它的测量范围的情况

5、下使用 (3)使用前要检查指针是否指在零刻度线上，否则应校正零位(无法校正的要记录下零误差) (4)使用时弹簧的伸长方向和所测拉力方向要一致，弹簧、指针、拉杆都不要与刻度板和刻度板末端的限位卡发生摩擦 (5)读数时应正对、平视刻度 2注意事项 (1)在本实验中，以橡皮条的伸长(结点到达某一位置)来衡量力的作用效果，因此，在同一次实验中应使两种情况下结点达到同一位置 (2)在不超过弹簧秤的量程和橡皮条形变不超过其弹性限度的条件下，应使拉力尽量大一些 (3)画力的图示时，标度的选取应恰当，并且要相同，要严格按几何作图法求合力，同时还要把力的图示作得稍大一些 3数据处理及误差分析 本实验的主要误差来

6、源于读数、作图，此外还有弹簧秤本身的误差读数时眼睛一定要正对刻度，按有效数字记录示数，作图时要准确，两个分力F1、F2间夹角不能太大或太小，以60100为宜，要按实验的要求进行操作、读数、作图，即使存在误差，也是正常的，不能用数据拼凑使实验非常完美，也不能只用特殊角度而不管其一般性二、二、“探究弹力和弹簧伸长的关系探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中实验中有哪些注意事项？有哪些注意事项？ 解答：1所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度，要注意观察，适可而止 2每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽可能稀，这样作出的图线更精确 3每次增减砝码测有关长度时，均需保证弹簧及

7、砝码不上下振动而处于静止状态 4测量有关长度时，应区别弹簧原长l0，实际总长l及伸长量x三者之间的不同，明确三者之间的关系 5描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧 6记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位 1验证力的平行四边形定则实验的正确验证力的平行四边形定则实验的正确操作操作 例例1：在“验证力的平行四边形定则”的实验中，其中的三个实验步骤如下： (1)在水平放置的木板上垫一张白纸，用图钉固定，把橡皮条的一端固定在木板上，另一端拴两根细线，通过细线同时用两个测力计互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点到达某一位置O点，在白纸上记下O点

8、和两测力计的读数F1和F2. (2)在纸上根据F1和F2的大小，应用平行四边形定则作图求出合力F. (3)只用一只测力计通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与两测力计拉时相同，记下此时测力计的读数F和细绳的方向 以上三个步骤中均有错误或疏漏，请指出： (1)中是_(2)中是_(3)中是_ 解析：步骤(1)中未记下细线的方向 步骤(2)中除F1、F2的大小之外，还应根据F1、F2的方向才能准确作图 步骤(3)中应将橡皮条与线的结点拉至原位置O点 变式训练变式训练1：将下述实验步骤按正确顺序排列应是_. (1)在白纸上按比例作出两个力F1和F2的图示，根据平行四边形定则作图求出合力F. (2)只用一只测

9、力计，通过细绳把橡皮条的结点拉到同样的位置 (3)记下两测力计读数，描出两细绳的方向 (4)在水平放置的木板上，垫一张白纸，用图钉固定，把橡皮条的一端固定在板上P点，用两条细绳连接在橡皮条的另一端，通过细绳同时用两个测力计互成角度地拉橡皮条，使橡皮条与细绳的连接点到达某一位置，并记下此位置 (5)记下测力计的读数F和细绳方向，按同一比例做出这个力的图示比较这个实测合力F和按平行四边形法则求出的合力F，看它们的大小和方向是否相同 (6)改变两测力计拉力的大小和方向，重做两次实验，从实验中得出结论答案：(4)(3)(1)(2)(5)(6)2验证力的平行四边形定则实验方法的拓展和迁移验证力的平行四边

10、形定则实验方法的拓展和迁移 例例2 2：(2009(2009山东山东) )请完成以下两小题 某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上，另一端与第3条橡皮筋连接，结点为O，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物(1)为完成实验，下述操作中必需的是_a测量细绳的长度b测量橡皮筋的原长c测量悬挂重物后橡皮筋的长度d记录悬挂重物后结点O的位置(2)钉子位置固定，欲利用现有器材，改变 条 件 再 次 验 证 ， 可 采 用 的 方 法 是_ 解析：细

11、绳的长度与橡皮筋的伸长量无关三根橡皮筋劲度系数相同，产生的弹力与伸长量成正比从伸长后长度和原长的差即可以得到其伸长量，记录下O点位置，则可确定两边弹力方向，即OA方向和OB方向 答案： bcd更换不同质量的小重物 3探究弹力和弹簧伸长的关系探究弹力和弹簧伸长的关系 例例3：下表是某同学为探索弹簧的弹力和伸长的关系所测的几组数据.弹力F/N0.51.01.52.02.5伸长x/cm2.35.086.899.812.4(1)请你在图244的坐标线上作出Fx图线(2)写出曲线所代表的函数式(3)解释函数表达式中的常量的物理义 解析：(1)根据表中数据描点，按照图中各点的分布与走向，应作出一条直线，使直线两侧的点数大致相同这样可以减少偶然误差如图244所示 (2)设直线斜率为k，由数学知识知，FkxC.在直线上取较远的两点(可以减小误差)，如点(9.8,2.0)与(2.3,0.5)，并代入上式得k0.2N/cm，C0.04N，所以函数表达式为：F(0.2x0.04)N. (3)由FkxC知，当x0时，FC，因此，式中常数C表示弹簧的重力为0.04N.若忽略弹簧的重量，则Fkx.因此，式中常数kF