验证力的平行四边形法则

1、第1章 力力 物体的平衡物体的平衡 1.3 力的合成与分解 1.3.1 平行四边形法则实验验证力的平行四边形定则实验验证力的平行四边形定则一、实验目的一、实验目的1.会使用弹簧测力计会使用弹簧测力计.2.验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则.二、实验原理二、实验原理1.等效法：使一个力等效法：使一个力F的作用的作用 效果和两个力效果和两个力F1、F2的作用效的作用效 果都是让同一条一端固定的橡果都是让同一条一端固定的橡 皮条伸长到同一点，所以一个皮条伸长到同一点，所以一个 力力F就是这两个力就是这两个力F1和和F2的合力，作出力的合力，作出力F的

2、图示，的图示， 如图实如图实21所示所示.2.平行四边形法：根据平行四边形定则作出力平行四边形法：根据平行四边形定则作出力F1和和F2的的 合力合力F的图示的图示.3.验证：比较验证：比较F和和F的大小和方向是否相同，若在误差的大小和方向是否相同，若在误差 允许的范围内相同，则验证了力的平行四边形定则允许的范围内相同，则验证了力的平行四边形定则.三、实验器材三、实验器材方木板、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，橡皮条，细绳套套(两个两个)，三角板，刻度尺，图钉，三角板，刻度尺，图钉(几个几个).四、实验步骤四、实验步骤1.在水平桌面上平放一块方木板，在水平桌面

3、上平放一块方木板， 在方木板上铺一张白纸，用图在方木板上铺一张白纸，用图 钉把白纸固定在方木板上钉把白纸固定在方木板上.2.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，在橡皮条的点，在橡皮条的 另一端拴上两条细绳，细绳的另一端各系上细绳套另一端拴上两条细绳，细绳的另一端各系上细绳套.3.用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮 条，将结点拉到某一位置条，将结点拉到某一位置O，如图实，如图实22所示所示.4.用铅笔描下用铅笔描下O点的位置和两条细绳的方向，读出并记录点的位置和两条细绳的方向，读出并记录 两个弹簧测力

4、计的示数两个弹簧测力计的示数.5.用铅笔和刻度尺在白纸上从用铅笔和刻度尺在白纸上从O点沿两条细绳的方向画直点沿两条细绳的方向画直 线，按一定的标度作出两个力线，按一定的标度作出两个力F1和和F2的图示，并以的图示，并以F1和和 F2为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形，过为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形，过O点的平点的平 行四边形的对角线即为合力行四边形的对角线即为合力F.6.只用一个弹簧测力计，通过细绳把橡皮条的结点拉到同只用一个弹簧测力计，通过细绳把橡皮条的结点拉到同 样的位置样的位置O，读出并记录弹簧测力计的示数，记下细绳，读出并记录弹簧测力计的示数，记下细绳 的方向，按同一标度用刻度尺

5、从的方向，按同一标度用刻度尺从O点作出这个力点作出这个力F的图示的图示.7.比较比较F与用平行四边形定则求出的合力与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向，看的大小和方向，看 它们在实验误差允许的范围内是否相等它们在实验误差允许的范围内是否相等.8.改变改变F1和和F2的大小和方向，再做两次实验的大小和方向，再做两次实验.五、注意事项五、注意事项1.同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：将两只弹同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：将两只弹 簧测力计调零后互钩对拉，若两只弹簧测力计在对拉过簧测力计调零后互钩对拉，若两只弹簧测力计在对拉过 程中，读数相同，则可选；若读数不同，应调整或另换，

6、程中，读数相同，则可选；若读数不同，应调整或另换， 直至相同为止直至相同为止.2.在同一次实验中，使橡皮条拉长时，结点在同一次实验中，使橡皮条拉长时，结点O位置一定要位置一定要 相同相同.3.用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，夹用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，夹 角不宜太大也不宜太小，在角不宜太大也不宜太小，在60100之间为宜之间为宜.4.读数时应注意使弹簧测力计与木板平行，并使细绳套与读数时应注意使弹簧测力计与木板平行，并使细绳套与 弹簧测力计的轴线在同一条直线上，避免弹簧测力计的弹簧测力计的轴线在同一条直线上，避免弹簧测力计的 外壳与弹簧测力计的限位卡之间有摩擦

7、外壳与弹簧测力计的限位卡之间有摩擦.读数时眼睛要正读数时眼睛要正 视弹簧测力计的刻度，在合力不超过量程及橡皮条弹性视弹簧测力计的刻度，在合力不超过量程及橡皮条弹性 限度的前提下，拉力的数值尽量大些限度的前提下，拉力的数值尽量大些.5.细绳套应适当长一些，便于确定力的方向细绳套应适当长一些，便于确定力的方向.不要直接沿不要直接沿 细绳套的方向画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个细绳套的方向画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个 点，去掉细绳套后，再将所标点与点，去掉细绳套后，再将所标点与O点连接，即可确定点连接，即可确定 力的方向力的方向.6.在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，在同一次实验

8、中，画力的图示所选定的标度要相同， 并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些.六、误差分析六、误差分析1.弹簧测力计本身的误差弹簧测力计本身的误差.2.读数误差和作图误差读数误差和作图误差.3.两分力两分力F1、F2间的夹角间的夹角越大，用平行四边形定则作图越大，用平行四边形定则作图 得出的合力得出的合力F的误差的误差F也越大也越大.七、实验改进七、实验改进 本实验用一个弹簧测力计也可以完成，具体操作如下：本实验用一个弹簧测力计也可以完成，具体操作如下： (1)把两条细绳中的一条细绳与弹簧测力计连接，另一条把两条细绳中的一条细绳与弹簧测力计连接，另一

9、条细绳用手直接抓住，然后同时拉这两条细绳，使结点至细绳用手直接抓住，然后同时拉这两条细绳，使结点至O点，点，记下两条细绳的方向和弹簧测力计的示数记下两条细绳的方向和弹簧测力计的示数F1. (2)放回橡皮条后，将弹簧测力计连接到另一细绳上，放回橡皮条后，将弹簧测力计连接到另一细绳上，用手再同时拉这两条细绳，使结点至用手再同时拉这两条细绳，使结点至O点，并使两条细绳点，并使两条细绳 位于记录下来的方向上，读出弹簧测力计的示数位于记录下来的方向上，读出弹簧测力计的示数F2. 其他步骤与提供两只弹簧测力计相同其他步骤与提供两只弹簧测力计相同. 这种操作的优点是能减小因两弹簧测力计的不同而带来这种操作的

10、优点是能减小因两弹簧测力计的不同而带来的误差，但实验过程稍麻烦的误差，但实验过程稍麻烦. (2009山东高考山东高考)某同学某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他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找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：如图实实验：如图实23所示，将两条橡皮筋的一端分别挂在所示，将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子墙上的两个钉子A、B上，另一端与第三条橡皮筋连接，结上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为点为O，

11、将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物，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为完成实验，下述操作中必需的是. a.测量细绳的长度测量细绳的长度 b.测量橡皮筋的原长测量橡皮筋的原长 c.测量悬挂重物后橡皮筋的长度测量悬挂重物后橡皮筋的长度 d.记录悬挂重物后结点记录悬挂重物后结点O的位置的位置 (2)钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是证，可采用的方法是 . 解题指导解题指导(1)必需测量橡皮筋的原长和悬挂重物后必需测量橡皮筋的原长和悬挂重物后橡皮筋的长度，这样才能确定橡皮筋的伸长量

12、，确定各力橡皮筋的长度，这样才能确定橡皮筋的伸长量，确定各力的大小，还需记录悬挂重物后结点的大小，还需记录悬挂重物后结点O的位置，同时记下三的位置，同时记下三条橡皮筋所在的方向，以便确定各拉力的方向，根据平行条橡皮筋所在的方向，以便确定各拉力的方向，根据平行四边形定则做出合力的图示四边形定则做出合力的图示.因此，必需的操作是因此，必需的操作是b、c、d. (2)改变条件再次验证可采用更换不同的小重物的方法改变条件再次验证可采用更换不同的小重物的方法.答案答案(1)bcd(2)更换不同的小重物更换不同的小重物 将橡皮筋的一端固定在将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连接着一个量程为细绳，每根细绳分别连接着一个量程为5 N、最小刻度为、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计的弹簧测力计，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当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图点时，两根细绳相互垂直，如图实实24所示，这时弹簧测力计的读数可从图中读出所示，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由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为为 N和和 N(只需读到只需读到0.1 N). (2)在图实在图实24所示的方格纸上按作图法的要求画所示的方格纸上按作图法的要求画