实验探究：验证力的平行四边形定则

实验探究：验证力的平行四边形定则1.基础知识2.典例剖析3.备选训练4.真题演练第二章相互作用误差分析1．误差来源除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等.2．减小误差的力法(1)结点O①定位O点时要力求准确.②同一次实验中橡皮条拉长后的O点必须保持不变.(2)拉力①用弹簧秤测拉力时要使拉力沿弹簧秤轴线方向.②应尽量使橡皮条、弹簧秤和细绳套位于与纸面平行的同一平面内.③两个分力F1、F2间的夹角θ不要太大或太小.(3)作图①在同一次实验中，选定的比例要相同.②严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力.注意事项操作不忘“三”“二”“一”用两个弹簧秤拉橡皮条时的“三记录”(记录两弹簧秤示数、两细绳方向和结点O的位置)用一个弹簧秤拉橡皮条时的“二记录”(记录弹簧秤示数和细绳方向)“一注意”(结点O的位置必须在同一位置)等.二、典例剖析2.典例剖析【例1】(2015•安徽理综,21,Ⅰ)在“验证力的平行四边形定则”实验中,某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上,将橡皮条的一端固定在板上一点,两个细绳套系在橡皮条的另一端.用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套,互成角度地施加拉力,使橡皮条伸长,结点到达纸面上某一位置,如图所示。请将以下的实验操作和处理补充完整：①用铅笔描下结点位置，记为O；②记录两个弹簧测力计的示数F1和F2,沿每条细绳(套)的方向用铅笔分别描出几个点,用刻度尺把相应的点连成线；③只用一个弹簧测力计,通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O,记录测力计的示数F3，______________________________________________________________________________________________；④按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F3；⑤根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F；⑥比较________的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应的改进后再次进行实验。沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把这些点连成直线转解析热点一实验原题及实验操作F和F3解析步骤③中应记录此时拉力的大小和方向，结合步骤②的操作，③中横线应填写：沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把这些点连成直线。步骤⑥要验证平行四边形定则，需要比较F与F3的大小，方向是否一致，故⑥中横线应填写：F和F3答案

③沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把这些点连成直线⑥F和F3转原题操作关键(1)每次拉伸结果位置O必须保持不变。(2)记下每次各力的大小和方向。(3)画力的图示时应选择适当的标度。特别提醒【变式训练1】某实验小组的同学在验证力的平行四边形定则时,操作过程如下：①将一张白纸固定在水平放置的木板上,橡皮筋的一端固定在A点,另一端拴上两个细绳套，用两个弹簧测力计互成角度地拉两个细绳套,使细绳套和橡皮筋的结点位于图中的O点；②在白纸上记录O点的位置和两细绳套的方向,同时读出两弹簧测力计的读数F1和F2；③选取合适的标度在白纸上作出F1和F2的图示,由平行四边形定则作出F1和F2的合力F；④用一个弹簧测力计拉细绳套,使细绳套和橡皮筋的结点仍到达O点；⑤在白纸上记录细绳套的方向,同时读出弹簧测力计的读数F′；⑥按以上选取的标度在白纸上作F′的图示,比较F和F′的大小和方向；⑦改变两细绳套的方向和弹簧测力计的拉力的大小,重复以上操作,得出实验结论。审题视角结合实验过程及注意点分析题意.(1)对本实验的下列叙述中正确的是________；A.两次拉伸橡皮筋应将橡皮筋沿相同方向拉到相同长度B.两细绳套必须等长C.每次都应将弹簧测力计拉伸到相同刻度D.拉橡皮筋的细绳套要长一些,标记同一细绳套方向的两点要远一些(2)某次操作时两弹簧测力计的指针指在图2中所示的位置，则两弹簧测力计的读数分别为FB＝________N、FC＝______N；(3)如果本实验所用弹簧测力计的量程均为5N。其中图3甲中F1＝3.00N、F2＝3.80N,且两力互相垂直；图乙中F1＝F2＝4.00N,且两力的夹角为30°；图丙中F1＝F2＝4.00N,且两力的夹角为120°。其中明显不符合操作的是图________。AD3.202.60乙本题详细解析见教辅！【例2】

(2015·山东理综，21)某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则。实验步骤：①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向。②如图示,将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上,另一端用圆珠笔尖竖直向下拉,直到弹簧秤示数为某一设定值时,将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2,记录弹簧秤的示数F,测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l)。每次将弹簧秤示数改变0.50N,测出所对应的l，部分数据如下表所示：热点二数据处理及误差分析F(N)00.501.001.502.002.50l(cm)l010.9712.0213.0013.9815.05③找出②中F＝2.50N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O′，橡皮筋的拉力记为FO

O′。④在秤钩上涂抹少许润滑油,将橡皮筋搭在秤钩上,如图。用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端,使秤钩的下端达到O点,将两笔尖的位置标记为A、B,橡皮筋OA段的拉力记为FOA,OB段的拉力记为FOB。完成下列作图和填空：(1)利用表中数据在给出的坐标纸上画出F－l图线,根据图线求得l0＝________cm。10.0转解析(2)测得OA＝6.00cm,OB＝7.60cm,则FOA的大小为________N。(3)根据给出的标度,作出FOA和FOB的合力F′的图示。(4)通过比较F′与________的大小和方向，即可得出实验结论。1.80FO

O′转原题减小实验误差的几个方法1．减小读数误差：在允许的情况下，弹簧测力计示数尽量大一些．读数时眼睛正视，按有效数字正确读数和记录．2．减小作图误差：

细绳套应适当长一些，便于确定力的方向．

两力的对边一定要平行.实验中不要把F1、F2间的夹角取得过大或者过小，以60°～100°之间为宜．规律方法以本实验为背景，以实验中操作的注意事项、误差来源设置条件，或通过改变实验条件、实验仪器设置题目。1．考查对实验原理的理解、实验方法的迁移2．实验器材的改进热点三实验的改进与创新审题导析1.受实验装置的限制OA与OB拉力方向不可能竖直向上，A错.2.由分力与合力的大小关系知，B正确.OA、OB、OC互成1200角时，可满足C项；D项条件满足勾股定理，D正确.(1)改变钩码个数,实验能完成的是(

).A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4B．钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4D．钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5【变式训练3】

有同学利用如图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，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2和F3，回答下列问题：(2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是(

)．A．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度C．用量角器量出三段绳子之间的夹角D．用天平测出钩码的质量(3)在作图时，你认为下图中________是正确的．(填“甲”或“乙”)甲本题详细解析见教辅！三、备选训练3.备选训练【备选训练】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5N、最小刻度为0.1N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，如左图所示．这时弹簧测力计的读数可从图中读出．(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)在右图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．2.504.00放/缩01234512345(N)(N)画力的图示显示解析转原题四、真题演练4.真题演练【真题】

(2011·江苏卷，10)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．