第4讲实验二探究力的平行四边形定则

1、第4讲实验二探究力的平行四边形定则第一课时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 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 ，所以实验中不要把F1、F2间的夹角取得太 ,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 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 ，也不宜太 ，以60°120

2、6;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形变应尽量 一些(2)细绳套应适当 一些，便于确定力的方向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 一些.热点对实验原理及实验过程的考查【典例1】 在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，先用一个弹簧秤拉橡皮条的另一端到某一点并记下该点的位置；再将橡皮条的另一端系两根细绳，细绳的另一端都有绳套，用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条(1)(多选)某同学认为在此过程中必须注意以下几项：A两根细绳必须等长B橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上

3、C在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行D在用两个弹簧秤同时拉细绳时要注意使两个弹簧秤的读数相等E在用两个弹簧秤同时拉细绳时必须将橡皮条的另一端拉到用一个弹簧秤拉时记下的位置其中正确的是_(填入相应的字母)(2)“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图241甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的示意图图乙中的F与F两力中，方向一定沿AO方向的是_(单选)本实验采用的科学方法是_A理想实验法 B等效替代法C控制变量法 D建立物理模型法 图241 (3)(多选)某同学在坐标纸上画出了如图242所示的两个已知力F1和F2，图

4、中小正方形的边长表示2 N，两力的合力用F表示，F1、F2与F的夹角分别为1和2，关于F1、F2与F、1和2关系正确的有_AF14 N BF12 NC145° D1<2 图2421实验过程应注意(1)结点O：定位O点时要力求准确 同一次实验中橡皮条拉长后的O点必须保持 (2)拉力：用弹簧秤测拉力时要使拉力沿弹簧秤轴线方向应尽量使橡皮条、弹簧秤和细绳套位于与纸面平行的同一 内两个分力F1、F2间的夹角不要太大或太小(3)作图在同一次实验中，选定的比例要相同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2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

5、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)及“一注意”(结点O的位置必须在同一位置)等【变式跟踪1】 (2013·海口模拟)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5 N、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，当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图243所示这时弹簧测力计的读数可从图中读出图243图244(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)在如图244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答案(1)2.504.

6、00(2)见解析图深刻理解实验原理，实现实验方法的迁移实验原理是实验的核心和灵魂，实验方法、实验步骤、仪器的选择、数据的处理等一切实验的问题都是围绕实验原理展开的，深刻理解实验原理是形成设计实验的能力的基础只要弄懂了实验原理，实验操作过程中的一些规定、注意事项就变成了易于理解掌握的知识，完成相同的实验，可以有不同的实验方法如可以用三个共点力平衡的装置来验证平行四边形定则【典例2】 (2011·江苏卷，10)某同学用如图245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

7、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(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为_N.(2)(单选)下列不必要的实验要求是_(请填写选项前对应的字母)A应测量重物M所受的重力B弹簧测力计应在使用前校零C拉线方向应与木板平面平行D改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置 图245(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法答案(1)3.6(2)D(3)减小弹簧测力计B的拉力；减小重物M的质量(或将A更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计B拉力的方向等)【变式跟踪2】 (多选)有同学利用如

8、图246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)(多选)改变钩码个数，实验能完成的是()A钩码的个数N1N22，N34B钩码的个数N1N33，N24C钩码的个数N1N2N34D钩码的个数N13，N24，N35 图246(2)(单选)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 D用天平测出钩码的质量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(3)

9、在作图时，你认为图247中_是正确的(填“甲”或“乙”)图247答案(1)BCD(2)A(3)甲1在探究求合力的方法时，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(1)(多选)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将橡皮条和绳的结点拉到相同位置(2)(单选)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两细绳必须等长

10、 B弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行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近些答案(1)BD(2)B2在“探究共点力合成规律”的实验中，某同学经历了以下实验步骤：A在白纸上按比例做出两个力F1和F2的图示，根据平行四边形定则作图求出合力F；B只用一个测力计，通过细绳把橡皮筋拉同样长度；C记下两个测力计F1和F2的读数，并且记录它们的方向；图248D在水平放置的木板上，垫一张白纸，把橡皮筋的一端固定在板上P点，用两条细绳连接在橡皮筋的另一端，通过细绳同时用两个测力计互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋与细绳的连接点到达某一位置O，并记下此位置

11、，如图248所示；E记下测力计的读数F和细绳方向，按同一比例作出这个力的图示，比较这个实测合力F和按平行四边形定则求出的合力F，看它们的大小和方向是否相近；F用刻度尺测量出P、O之间的距离并记录；G改变两测力计拉力的大小和方向，多次重复实验，从实验得出结论(1)上述实验步骤有明显的错误，这个步骤是_(填选项前的字母)；正确的操作应为_(2)上述实验步骤中有一步骤是多余的，这个步骤是_(填选项前的字母)；(3)将以上实验步骤按正确顺序排列，应为_(填选项前的字母)答案(1)B只用一个测力计，通过细绳把橡皮筋拉到O点(2)F(3)DCABEG3用等效代替法验证力的平行四边形定则的实验情况如图249

12、甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳，图乙是白纸上根据实验结果画出的图图249(1)本实验中“等效代替”的含义是_A橡皮筋可以用细绳替代B左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果C右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果D两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代(2)图乙中的F与F两力中，方向一定沿着AO方向的是_，图中_是F1、F2合力的理论值，_是合力的实验值(3)(多选)完成该实验的下列措施中，能够减小实验误差的是_A拉橡皮筋的绳细一些且长一些B拉橡皮筋时，弹簧秤、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板面平

13、行C拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些D使拉力F1和F2的夹角很小答案(1)D(2)FFF(3)ABC4在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤(1)为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如下表：弹力F(N)0.501.001.502.002.503.003.50伸长量x(102 m)0.741.802.803.724.605.586.42根据表中数据在图2410中作出Fx图象并求得该弹簧的劲度系数k_N/m；图2410图2411(2)某次实验中，弹簧秤的指针位置如图2411所示，其读数为_N；同时利用(1)中结

14、果获得弹簧上的弹力值为2.50 N，请在下列虚线框中画出这两个共点力的合力F合；(3)由图得到F合_N.答案(1)见解析图53(说明：±2范围内都可)(2)2.10(说明：有效数字位数正确，±0.02范围内都可)见解析图(3)3.3(说明：±0.02范围内都可)5甲、乙、丙三位同学做“互成角度的两个力的合成”实验，所用弹簧测力计的量程为05 N，他们都把橡皮条的一端固定在木板上的A点，橡皮条的另一端通过细绳连接弹簧测力计，用两个弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点，如图2412所示，此时细绳都与平板平行，用F1和F2表示拉力的方向和大小甲同学：F1和F2的方向互相垂直，F13.0 N、F23.8 N；乙同学：F1和F2方向间的夹角约为30°，F1F24.0 N；丙同学：F1和F2方向间的夹角约为120°，F1F24.0 N这三位同学中操作不正确的是哪一位？并说明原因图2412