验证力的平行四边形定则.ppt

验证力的平行四边形定则 实验目的 实验原理 验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则 如果使F1 F2的共同作用效果与另一个力F 的作用效果相同 橡皮条在某一方向伸长一定的长度 那么根据F1 F2用平行四边形定则求出的合力F 应与F 在实验误差允许范围内大小相等 方向相同 实验器材 方木板一块 白纸 弹簧测力计 两只 橡皮条 细绳套 两个 三角板 刻度尺 图钉 几个 细芯铅笔 实验步骤 一 仪器的安装1 用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上 并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 二 操作与记录3 只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到位置O 记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向 4 用两只弹簧测力计分别钩住细绳套 互成角度地拉橡皮条 使橡皮条伸长到同样的位置O 如图1所示 记录两弹簧测力计的读数 用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向 图1 三 作图及分析4 改变两个力F1与F2的大小和夹角 再重复实验两次 5 用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直线 按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数F1和F2的图示 并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形 过O点画平行四边形的对角线 此对角线即为合力F的图示 6 用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出这只弹簧测力计的拉力F 的图示 7 比较一下 力F 与用平行四边形定则求出的合力F在误差范围内大小和方向上是否相同 注意事项 1 位置不变 在同一次实验中 使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同 2 角度合适 用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时 其夹角不宜太小 也不宜太大 以60 100 之间为宜 3 尽量减少误差 1 在合力不超出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 2 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 连直线确定力的方向 4 统一标度 在同一次实验中 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 误差分析 本实验的误差除弹簧测力计本身的误差外 还主要来源于以下两个方面 1 读数误差减小读数误差的方法 弹簧测力计数据在允许的情况下 尽量大一些 读数时眼睛一定要正视 要按有效数字正确读数和记录 2 作图误差减小作图误差的方法 作图时两力的对边一定要平行 两个分力F1 F2间的夹角越大 用平行四边形作出的合力F的误差 F就越大 所以实验中不要把F1 F2间的夹角取得太大 例1 1 某实验小组在探究合力的方法时 先将橡皮条的一端固定在水平木板上 另一端系上带有绳套的两根细绳 实验时 需要两次拉伸橡皮条 一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条 另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条 实验对两次拉伸橡皮条的要求中 下列哪些说法是正确的 填字母代号 A 将橡皮条拉伸相同长度即可B 将橡皮条沿相同方向拉到相同长度C 将弹簧秤都拉伸到相同刻度D 将橡皮条和细绳的结点拉到相同位置 2 同学们在操作过程中有如下议论 其中对减小实验误差有益的说法是 填字母代号 A 弹簧秤 细绳 橡皮条都应与木板平行B 两细绳之间的夹角越大越好C 用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大D 拉橡皮条的细绳要长些 标记同一细绳方向的两点要远些 3 弹簧测力计的指针如图2所示 由图可知拉力的大小为 N 解析 1 两次拉伸橡皮条时 应满足橡皮条被拉伸方向及长度均相同 所以选项A C错误 B D正确 2 为减小实验误差 弹簧秤 细绳 橡皮条都应与木板平行 选项A正确 两细绳之间夹角适当大些 但过大也会增大实验误差 选项B错误 两弹簧秤示数之差大小与误差无关 选项C错误 两点决定一条直线 两点间距离适当大些可减小实验误差 选项D正确 3 从图中可看出刻度盘的最小刻度为0 1N 所以弹簧秤的示数为4 00N 答案 1 BD 2 AD 3 4 00 图2 对实验操作过程的考查 例2 2009 山东卷 23 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 另一端与第三条橡皮筋连接 结点为O 将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物 如图2 4 3所示 1 为完成该实验 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 图2 4 3 解析 运用等效思想来验证平行四边形定则 即要验证以两力为平行四边形的邻边 作平行四边形 其对角线是否和合力相符 本小题中结点受三个力 其中两个力的合力与第三个力等大反向 故先测出各力的大小和方向 然后作出各力的图示 以两边为邻边做平行四边形 如果在实验误差范围内平行四边形的对角线与第三个力等大反向 即可验证 为测量各力的大小故需要记录橡皮筋原长 悬挂重物后的长度以及记录悬挂重物后O点位置 故应选bcd 可以通过改变小重物改变各力的大小 答案 1 bcd 2 更换不同的小重物 例3 有同学利用如图2 4 4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 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 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