第三章 实验2 验证力的平行四边形定则

1、实验:验证力的平行四边形定则 第一页，编辑于星期一：点 二十一分。第二页，编辑于星期一：点 二十一分。【实验过程】【实验过程】1.1.仪器的安装仪器的安装: :(1)(1)钉白纸钉白纸, ,用图钉把一张白纸钉在方木板上用图钉把一张白纸钉在方木板上, ,将方木板放将方木板放在水平桌面上。在水平桌面上。(2)(2)拴绳套拴绳套: :用图钉把橡皮条的一端固定在木板上的用图钉把橡皮条的一端固定在木板上的A A点点, ,在橡在橡皮条的另一端拴上两条细绳套皮条的另一端拴上两条细绳套, ,如下图。如下图。第三页，编辑于星期一：点 二十一分。第四页，编辑于星期一：点 二十一分。2.2.操作与记录操作与记录:

2、:(1)(1)两力拉两力拉: :用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套, ,互成互成角度地拉橡皮条角度地拉橡皮条, ,使橡皮条伸长使橡皮条伸长, ,结点到达某一位置结点到达某一位置O O。用。用铅笔描下结点铅笔描下结点O O的位置和两条细绳套的方向的位置和两条细绳套的方向, ,并记录弹簧测并记录弹簧测力计的读数。力计的读数。第五页，编辑于星期一：点 二十一分。(2)(2)一力拉一力拉: :只用一个弹簧测力计只用一个弹簧测力计, ,通过细绳套把橡皮条的结通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置点拉到与前面相同的位置O,O,记下弹簧测力计的读数和细绳记下弹簧测力计

3、的读数和细绳套的方向。套的方向。第六页，编辑于星期一：点 二十一分。3.3.作图比照作图比照: :第七页，编辑于星期一：点 二十一分。(1)(1)理论值理论值: :在白纸上按比例从在白纸上按比例从O O点开始作出两个弹簧测力计同时拉橡皮条时点开始作出两个弹簧测力计同时拉橡皮条时拉力拉力F1F1和和F2F2的图示的图示, ,利用刻度尺和三角板根据平行四边形定那么利用刻度尺和三角板根据平行四边形定那么求出合力求出合力F(F(如下图如下图) )。(2)(2)测量值测量值: :按同样的比例用刻度尺从按同样的比例用刻度尺从O O点起作出一个弹簧点起作出一个弹簧测力计拉橡皮条时拉力测力计拉橡皮条时拉力FF

4、的图示。的图示。第八页，编辑于星期一：点 二十一分。(3)(3)相比较相比较: :比较比较FF与用平行四边形定那么求得的合力与用平行四边形定那么求得的合力F F在在实验误差允许的范围内是否重合。实验误差允许的范围内是否重合。第九页，编辑于星期一：点 二十一分。4.4.重复做实验重复做实验: :改变两个分力改变两个分力F1F1和和F2F2的大小和夹角的大小和夹角, ,再重复实验两次再重复实验两次, ,比比较每次的较每次的F F与与FF在实验误差允许的范围内是否相等。在实验误差允许的范围内是否相等。第十页，编辑于星期一：点 二十一分。【误差分析误差分析】(1)(1)读数误差读数误差: :弹簧测力计

5、数据在允许的情况下弹簧测力计数据在允许的情况下, ,尽量大一些尽量大一些, ,读数时眼睛一定要正视读数时眼睛一定要正视, ,要按有效数字正确读数和记录。要按有效数字正确读数和记录。(2)(2)作图误差。作图误差。结点结点O O的位置和两个弹簧测力计的方向画得不准确的位置和两个弹簧测力计的方向画得不准确, ,造成作造成作图误差。图误差。第十一页，编辑于星期一：点 二十一分。两个分力的起始夹角两个分力的起始夹角太大太大, ,如大于如大于120120, ,再重复做两再重复做两次实验次实验, ,为保证结点为保证结点O O位置不变位置不变( (即保证合力不变即保证合力不变),),那么那么变化范围不大变化

6、范围不大, ,因而弹簧测力计示数变化不显著因而弹簧测力计示数变化不显著, ,读数误读数误差较大差较大, ,导致作图产生较大误差。导致作图产生较大误差。作图比例不恰当、不准确等造成作图误差。作图比例不恰当、不准确等造成作图误差。第十二页，编辑于星期一：点 二十一分。【本卷须知】【本卷须知】1.1.正确使用弹簧测力计正确使用弹簧测力计: :(1)(1)测量前应首先检查弹簧测力计的零点是否准确测量前应首先检查弹簧测力计的零点是否准确, ,注意注意使用中不要超过其弹性限度。使用中不要超过其弹性限度。(2)(2)实验时实验时, ,弹簧测力计必须保持与木板平行弹簧测力计必须保持与木板平行, ,且拉力应沿轴

7、线方且拉力应沿轴线方向。弹簧测力计的指针、拉杆都不要与刻度板和刻度板末端的向。弹簧测力计的指针、拉杆都不要与刻度板和刻度板末端的限位孔发生摩擦。限位孔发生摩擦。第十三页，编辑于星期一：点 二十一分。(3)(3)读数时应正对、平视刻度读数时应正对、平视刻度, ,估读到最小刻度的下一位。估读到最小刻度的下一位。第十四页，编辑于星期一：点 二十一分。2.2.标准实验操作标准实验操作: :(1)(1)位置不变位置不变: :在同一次实验中在同一次实验中, ,将橡皮条拉长时结点的位将橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。置一定要相同。(2)(2)角度适宜角度适宜: :两个弹簧测力计所拉细绳套的夹角不宜太小两个

8、弹簧测力计所拉细绳套的夹角不宜太小, ,也不宜太大也不宜太大, ,以以6060100100为宜。为宜。(3)(3)在不超出弹簧测力计量程及在橡皮条弹性限度内的前在不超出弹簧测力计量程及在橡皮条弹性限度内的前提下提下, ,测量数据应尽量大一些。测量数据应尽量大一些。第十五页，编辑于星期一：点 二十一分。(4)(4)细绳套应适当长一些细绳套应适当长一些, ,便于确定力的方向。不要直接沿细绳便于确定力的方向。不要直接沿细绳套方向画直线套方向画直线, ,应在细绳套两端画个投影点应在细绳套两端画个投影点, ,去掉细绳套后去掉细绳套后, ,连直连直线确定力的方向。线确定力的方向。3.3.标准合理作图标准合

9、理作图: :在同一次实验中在同一次实验中, ,画力的图示选定的标画力的图示选定的标度要相同度要相同, ,并且要恰中选定标度并且要恰中选定标度, ,使力的图示稍大一些。使力的图示稍大一些。第十六页，编辑于星期一：点 二十一分。类型一类型一 实验原理及实验操作实验原理及实验操作【典例【典例1 1】(2018(2018锦州高一检测锦州高一检测) )做做“探究求合力的方法的实探究求合力的方法的实验时验时: : 世纪金榜导学号世纪金榜导学号2897408128974081(1)(1)除已有的器材除已有的器材( (方木板、白纸、弹簧测力计、细绳套、刻方木板、白纸、弹簧测力计、细绳套、刻度尺、图钉和铅笔度尺

10、、图钉和铅笔) )外外, ,还必须有还必须有_和和_。第十七页，编辑于星期一：点 二十一分。(2)(2)在做上述实验时在做上述实验时, ,在水平放置的木板上垫上一张白纸在水平放置的木板上垫上一张白纸, ,把橡把橡皮条的一端固定在板上皮条的一端固定在板上, ,另一端结两个细绳套另一端结两个细绳套, ,通过细绳用通过细绳用两个互成角度的弹簧测力计拉橡皮条两个互成角度的弹簧测力计拉橡皮条, ,使结点移到某一位置使结点移到某一位置O,O,此时需记下此时需记下: :_;_;_;_;_。然后用一个弹簧测力计把橡皮。然后用一个弹簧测力计把橡皮条拉长条拉长, ,使结点到达使结点到达_,_,再记下再记下_。第十

11、八页，编辑于星期一：点 二十一分。第十九页，编辑于星期一：点 二十一分。(3)(3)在某次实验中在某次实验中, ,某同学的实验结果如下图某同学的实验结果如下图, ,其中其中A A为固定橡为固定橡皮条的图钉皮条的图钉,O,O为橡皮条与细绳结点的位置。图中为橡皮条与细绳结点的位置。图中_是是力力F1F1与与F2F2的合力的理论值的合力的理论值;_;_是力是力F1F1与与F2F2的合力的实验的合力的实验值。通过把值。通过把_和和_进行比较进行比较, ,验证平行四边验证平行四边形定那么。形定那么。第二十页，编辑于星期一：点 二十一分。【正确解答】【正确解答】(1)(1)除已有的器材外除已有的器材外,

12、,还应有三角板和橡皮还应有三角板和橡皮条。条。(2)(2)实验中要记录橡皮条拉伸至实验中要记录橡皮条拉伸至O O点的位置、弹簧测点的位置、弹簧测力计的读数及力的方向即细绳的方向。力计的读数及力的方向即细绳的方向。(3)F(3)F是是F1F1与与F2F2合合力的理论值力的理论值;F;F是是F1F1与与F2F2合力的实际值合力的实际值; ;比较比较F F和和F,F,验验证结果。证结果。第二十一页，编辑于星期一：点 二十一分。答案答案: :(1)(1)三角板橡皮条三角板橡皮条(2)(2)O O点位置细绳所指方向相应弹簧测力计读点位置细绳所指方向相应弹簧测力计读数同一位置数同一位置O O点弹簧测力计读

13、数和细绳方向点弹簧测力计读数和细绳方向(3)F(3)FFFF FFF第二十二页，编辑于星期一：点 二十一分。类型二类型二 实验数据的处理实验数据的处理【典例【典例2 2】(2016(2016浙江高考浙江高考) )某同学在某同学在“探究弹力和弹簧探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中伸长的关系的实验中, ,测得图中弹簧测得图中弹簧OCOC的劲度系数为的劲度系数为500 N/m500 N/m。如图甲所示。如图甲所示, ,用弹簧用弹簧OCOC和弹簧秤和弹簧秤a a、b b做做“探究探究求合力的方法实验。在保持弹簧伸长求合力的方法实验。在保持弹簧伸长1.00 cm1.00 cm不变的条不变的条件下件下, ,

14、世纪金榜导学号世纪金榜导学号2897408228974082第二十三页，编辑于星期一：点 二十一分。第二十四页，编辑于星期一：点 二十一分。(1)(1)假设弹簧秤假设弹簧秤a a、b b间夹角为间夹角为9090, ,弹簧秤弹簧秤a a的读数是的读数是_N(_N(图乙中所示图乙中所示),),那么弹簧秤那么弹簧秤b b的读数可能为的读数可能为_N_N。(2)(2)假设弹簧秤假设弹簧秤a a、b b间夹角大于间夹角大于9090, ,保持弹簧秤保持弹簧秤a a与弹簧与弹簧OCOC的的夹角不变夹角不变, ,减小弹簧秤减小弹簧秤b b与弹簧与弹簧OCOC的夹角的夹角, ,那么弹簧秤那么弹簧秤a a的读数的

15、读数_,_,弹簧秤弹簧秤b b的读数的读数_。( (均选填均选填“变大变大“变小变小或或“不变不变)第二十五页，编辑于星期一：点 二十一分。【正确解答正确解答】(1)(1)由图可知弹簧秤示数为由图可知弹簧秤示数为3.00 N,3.00 N,考虑考虑到误差范围到误差范围,3.00,3.003.02 N3.02 N均算对。弹簧均算对。弹簧OCOC的劲度系数的劲度系数为为500 N/m,500 N/m,弹簧伸长弹簧伸长1.00 cm,F1.00 cm,FOCOC=kx=500=kx=5000.01 N =0.01 N =5.0 N5.0 N。另一分力。另一分力 =4.0 N=4.0 N。2222baFFF5.03.0 N第二十六页，编辑于星期一：点 二十一分。(2)(2)假设弹簧秤假设弹簧秤a a、b b间夹角大于间夹角大于9090, ,弹弹簧簧OCOC的力的大小和方向不变的力的大小和方向不变, ,保持弹保持弹簧秤簧秤a a与弹簧与弹簧OCOC的夹角不变的夹角不变, ,就是