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第1页，共30页，2023年，2月20日，星期六一、实验目的：1．验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则．2．通过验证力的平行四边形定则，培养学生用图象法处理实验数据，并得出结论的能力．第2页，共30页，2023年，2月20日，星期六二、实验原理：｛掌握｝使F′的作用效果以及F1和F2的作用效果都是使橡皮条伸长到某点，所以F′为F1和F2的合力，作出F′的图示，再根据平行四边形定则作出F1和F2的合力F的图示，比较F、F′在实验误差允许的范围内是否大小相等方向相同．三、实验器材：【记住步骤，可不记】方木板一块，白纸，弹簧秤两个，橡皮条，细绳套两个，三角板，刻度尺，图钉几个，铅笔．第3页，共30页，2023年，2月20日，星期六四、实验步骤：【牢记】图11．如图1所示，在桌上平放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上．第4页，共30页，2023年，2月20日，星期六2．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端挂上两条细绳，细绳的另一端系着绳套．3．用两个弹簧秤分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O.4．用铅笔记下O点的位置和两条细绳的方向，读出并记录两个弹簧秤的示数．第5页，共30页，2023年，2月20日，星期六5．用铅笔和刻度尺在白纸上从O点沿着两条细绳的方向画直线，按着一定的标度作出两个力F1和F2的图示，用平行四边形定则求出合力F.6．只用一个弹簧秤，通过细绳把橡皮条的结点拉到同样位置O，读出并记录弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示．7．比较力F′与合力F的大小和方向，看它们在实验误差允许的范围内是否相等．8．改变两个分力的大小和夹角，再做两次实验．第6页，共30页，2023年，2月20日，星期六五、注意事项：【重点】1．两只弹簧秤在使用前应检查、校正零点，检查量程和最小刻度单位，将两弹簧秤钩好后对拉，若两只弹簧秤在拉的过程中，读数相同，则可选用，若不同，应另换，直至相同为止．使用弹簧秤时应与板面平行．2．实验过程中，在使用弹簧秤的时候，要注意使弹簧秤与木板平面平行．3．选用的橡皮条应富有弹性，能发生弹性形变，同一次实验中，橡皮条拉长后的结点O的位置必须保持不变．第7页，共30页，2023年，2月20日，星期六4．在满足合力不超过弹簧秤量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下，应使拉力尽量大一些，以减小误差．5．画力的图示时，应选定恰当的单位长度作为标度；作力的合成图时，应尽量将图画得大一些，但也不要太大而画出纸外，要严格按力的图示要求和几何作图法作出合力．6．由作图法得到的F和实际测量得到的F′不可能完全符合，但在误差允许范围内可以认为F与F′符合即可．第8页，共30页，2023年，2月20日，星期六解题技巧一、关于数据的记录二、实验误差的来源与分析三、实验结论的得出第9页，共30页，2023年，2月20日，星期六一、关于数据的记录技法讲解本实验中先用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条将结点拉到某一位置O，应记录此时两弹簧秤的读数及两条细绳套的方向，并用铅笔描下O点的位置．最后只用一只弹簧秤钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧秤的读数F′，和细绳的方向.本实验成败的关键就是前后两次都要把结点拉到同一位置，并记好弹簧秤读数及细绳套的方向.第10页，共30页，2023年，2月20日，星期六二、实验误差的来源与分析技法讲解本实验的主要误差来源于读数、作图，此外还有弹簧秤本身的误差，因此，首先应检查弹簧秤的零刻线是否准确．在实验中拉细绳时必须保持弹簧秤与板面平行，读数时眼睛一定要正对刻线，按有效数字记录示数，作图时要准确，两个分力F1、F2间夹角θ不能太大或太小，要按实验的要求进行操作、读数、作图，即使存在误差，也是正常的，不能用数据拼凑使实验非常完美，也不能只用特殊角度而不管其一般性.第11页，共30页，2023年，2月20日，星期六三、实验结论的得出技法讲解本实验是通过力的图示法作出两个分力F1、F2，然后用几何方法作出对角线作为两个分力的合力F；作出F1与F2的等效力F′,比较F、F′，看在误差允许的范围内大小方向是否相同，验证力的平行四边形定则.作图时，要选择恰当的标度，作的图适当大一些便于观察.第12页，共30页，2023年，2月20日，星期六题型一实验操作和原理应用[例1]在做“互成角度的两个力的合力”实验时，橡皮条的一端固定在木板上，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，以下操作错误的是 ()第13页，共30页，2023年，2月20日，星期六A．同一次实验过程中，O点位置允许变动B．实验中，弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计的刻度C．实验中，先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一个弹簧测力计拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到O点D．实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两个弹簧测力计之间夹角应取90°，以便于算出合力的大小第14页，共30页，2023年，2月20日，星期六[解析]

实验中有严格的要求：(1)结点O不允许移动．(2)弹簧测力计不要达到最大量程，因为一个达到最大，另一个将不好调整．(3)两个弹簧测力计的拉力夹角不易过大，也不易过小，取90°也可以，并不是必须取90°.【记住结论】[答案]

ACD第15页，共30页，2023年，2月20日，星期六第16页，共30页，2023年，2月20日，星期六如图2所示是甲、乙两位同学在“验证力的平行四边形定则”的实验中所得到的实验结果，若用F表示两个分力F1、F2的合力，用F′表示F1和F2的等效力，则可以判断________(填“甲”或“乙”)同学的实验结果是尊重事实的．图2第17页，共30页，2023年，2月20日，星期六解析：由题设可知，F为F1和F2的合力，通过平行四边形定则所得，而F′是F1和F2的等效力，即用一只弹簧测力计拉橡皮条时的拉力，显然F′的方向应在细线的方向上．因甲同学F′的方向与细绳在同一直线上，故甲同学是尊重事实的．本题解答的焦点在F′的方向的确定上．两位同学的实验结果都有误差，这是正常的，但乙同学很明显在F′的方向的确定上违背了实验的要求，作图是错误的．答案：甲第18页，共30页，2023年，2月20日，星期六1．在验证力的平行四边形定则的实验中，下列哪些方法可减小实验误差 ()A．两个分力F1、F2间的夹角要尽量大些B．两个分力F1、F2的大小要适当大些C．拉橡皮条的细绳要稍长一些D．实验中，弹簧秤必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度第19页，共30页，2023年，2月20日，星期六解析：1如果两个分力F1、F2的大小适当大些，则两个分力测量的相对误差就会小一些，结果就会准确一些．2拉橡皮条的细绳稍长一些，则画出的力的方向就准确些，误差就小些．3实验中，弹簧秤与木板平行，读数时视线正对弹簧秤刻度，可以减小测量力时的误差．【记住结论】答案：BCD第20页，共30页，2023年，2月20日，星期六图32．如图3所示，在“共点力合成”实验中，橡皮筋一端固定于P点，另一端连接两个弹簧秤，分别用力F1与F2拉两个弹簧秤，使这端拉至O点，若要这端始终位于O点，但使F2大小不变地沿顺时针转过某一小角度，相应地使F1的大小及图中β角作以下的哪些变化是可能的 ()第21页，共30页，2023年，2月20日，星期六A．增大F1的同时增大β角B．增大F1的同时保持β角不变C．增大F1的同时减小β角D．减小F1的同时减小β角解析：若要这端始终位于O点，就是要求F1、F2的合力不变，本题可以将各选项一一画图验证，得到ABC正确．答案：ABC第22页，共30页，2023年，2月20日，星期六图43.在“研究两个共点力合成”的实验中，假如作用于同一点的两个分力在保持大小不变的条件下完成共点力合成实验，由实验数据得到如图4所示合力F与两分力F1、F2间夹角θ的关系图线，则有F1＝______，F2＝______.答案：30N40N第23页，共30页，2023年，2月20日，星期六4.(2010.江苏盐城模拟)某同学做“验证力的平行四边形定则”实验中，主要步骤是 ()A．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；C．用两个弹簧秤分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条拉长，结点到达某一位置O，记录下O点的位置，读出两个弹簧秤的示数；第24页，共30页，2023年，2月20日，星期六D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧秤的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；E．只用一只弹簧秤，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示；F．比较力F′和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论上述步骤中：①有重要遗漏的步骤的序号是________和________；②遗漏的内容分别是________和________。答案：①CE②C中未记下两条细绳的方向E中未说明是否把橡皮条的结点拉到了O位置第25页，共30页，2023年，2月20日，星期六5．某同学在做“验证力的平行四边形定则”实验时，利用坐标纸记下了橡皮绳的结点位置O，以及两个弹簧测力计拉力的大小和方向，如图5所示．(1)试在图中作出无实验误差情况下橡皮绳此时的拉力示意图，并用F3表示该力．图5(2)有关此实验，下列叙述正确的有 ()第26页，共30页，2023年，2月20日，星期六A．两个弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮绳的拉力大B．橡皮绳的拉力是合力，两个弹簧测力计的拉力为分力C．两次拉橡皮绳时，需将橡皮绳结点拉到同一位置O，这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同D．若只增大某一个弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮绳结点的位置不变，只需调整另一个弹簧测力计拉力的大小即可第27页，共30页，2023年，2月20日，星期六解析：注意实线与虚线，并且要体现作图的过程，即必须先画出F1，F2的合力F′，然后再由平衡条件画出F3.答案：(1)如图6所示(2)AC图6第28页，共30页，2023年，2月20日，星期六6．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