实 验 三 验证力的平行四边形定则讲解Word下载.docx

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（3）实验时，主要的步骤是：

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．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O。

记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；

D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；

E．只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，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]　

（1）F′

（2）B

（3）①C　E　②记下两条细绳的方向　把橡皮条的结点拉到同一位置

[由题引知·

要点谨记]

1.实验原理的理解[对应第

（1）

（2）题]

（1）用一个弹簧测力计拉橡皮条时，拉力F′的方向一定沿AO方向。

（2）因存在误差（读数误差、作图误差等），由平行四边形定则作出的合力不一定沿AO方向。

（3）本实验中一个弹簧测力计的作用效果与两个弹簧测力计的共同作用效果相同，具有等效替代关系。

2.实验操作步骤[对应第（3）题]

（1）两次拉橡皮条时结点O完全重合，以保证力F1、F2的合力与F′的作用效果相同。

（2）实验过程中要同时记录弹簧测力计的示数及拉力方向。

[集训冲关]

1．（多选）（2017·

岳阳月考）在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学认为实验过程中必须注意以下几项，其中正确的是（　　）

A．两根细绳必须等长

B．橡皮条应与两细绳夹角的平分线在同一直线上

C．读数时视线要正对弹簧测力计的刻度

D．两拉力之间的夹角不能太小，也不能太大

解析：

选CD　为减小实验过程中的偶然误差，就要设法减小读数误差，两个分力的大小不一定要相等，绳子的长短对分力大小和方向无影响，A、B错误；

读数时视线正对弹簧测力计的刻度能减小偶然误差，C正确；

两个拉力的夹角过大，合力会过小，测量时相对误差大，夹角太小会导致作图困难，也会增大偶然误差，D正确。

2.（2015·

安徽高考）在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在板上一点，两个细绳套系在橡皮条的另一端。

用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图所示。

请将以下的实验操作和处理补充完整：

①用铅笔描下结点位置，记为O；

②记录两个弹簧测力计的示数F1和F2，沿每条细绳（套）的方向用铅笔分别描出几个点，用刻度尺把相应的点连成线；

③只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O，记录测力计的示数F3，_______________________________________________________________________；

④按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F3；

⑤根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F；

⑥比较________的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应的改进后再次进行实验。

③用铅笔描出绳上的几个点，用刻度尺把这些点连成直线（画拉力的方向），目的是得到同两分力产生相同效果的这个力的方向。

⑥F与F3作比较，即比较用平行四边形作出的合力和产生相同效果的实际的力是否一致，即可验证力的平行四边形定则的正确性。

答案：

③沿此时细绳（套）的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把这些点连成直线　⑥F与F3

突破点

（二）　数据处理与误差分析

[典例2]　在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮条、细绳套和一只弹簧测力计。

（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）

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

伸长量x（10－2m）

0.74

1.80

2.80

3.72

4.60

5.58

6.42

请在图中画出图像，并求得该弹簧的劲度系数k＝______N/m。

（2）某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图所示，其读数为________N;

同时利用

（1）中结果获得弹簧上的弹力值为2.50N，请在虚线框内画出这两个共点力的合力F合的图示。

（3）由画出的图示得到F合＝________N。

（4）某次实验中甲、乙两位同学得到的结果如图所示，其中______同学的实验结果比较符合实验事实（力F′是用一只弹簧测力计拉橡皮条时拉力的图示）。

（5）在以上实验结果比较符合实验事实的一位同学的实验中，造成误差的主要原因是：

（至少写出两种情况）

答：

____________________________________________________________________。

1.图像法处理数据[对应第

（1）题]

（1）用作图法处理实验数据时，要注意F轴和x轴的标度选择。

（2）连线时要遵循连线原则。

（3）利用k＝求弹簧的劲度系数时，两点的坐标应尽量远些。

2.弹簧测力计的读数方法[对应第

（2）题]

（1）注意弹簧测力计的最小格为0.1N。

（2）弹簧测力计读数要符合有效数字要求，小数点后保留两位有效数字。

3.实验数据处理[对应第（3）（4）题]

（1）作图时要选好标度。

（2）合力F合的大小要根据所选标度和对角线的长度计算得出。

4.实验误差分析[对应第（5）题]

（1）理论值不一定沿橡皮条方向，但单个弹簧测力计的拉力F′一定沿橡皮条方向。

（2）读数不准确和作图不精确都可能使F与F′不完全重合。

[答案]　

（1）如右栏图（a）所示　55（±

2内均可）

（2）2.10（±

0.02内均可）　如左栏图（b）所示

（3）3.4（±

0.2内均可）

（4）甲

（5）①FC读数比真实值偏小；

②确定力的方向不准确、作图不精确

3．（2016·

浙江高考）某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，测得图中弹簧OC的劲度系数为500N/m。

如图甲所示，用弹簧OC和弹簧秤a、b做“探究求合力的方法”实验，在保持弹簧伸长1.00cm不变的条件下：

（1）若弹簧秤a、b间夹角为90°

，弹簧秤a的读数是______N（图乙中所示），则弹簧秤b的读数可能为________N。

（2）若弹簧秤a、b间夹角大于90°

，保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变，减小弹簧秤b与弹簧OC的夹角，则弹簧秤a的读数________、弹簧秤b的读数________（填“变大”、“变小”或“不变”）。

（1）根据胡克定律，弹簧OC伸长1.00cm时弹簧的弹力Fc＝kΔx＝500×

1.00×

10－2N＝5.00N；

由题图可知弹簧秤a的读数Fa＝3.00N，根据勾股定理，Fa2＋Fb2＝Fc2，解得Fb＝4.00N。

（2）改变弹簧秤b与OC的夹角时，由于保持弹簧伸长1.00cm不变，因而Fa与Fb的合力F保持不变，根据平行四边形定则，Fa、Fb合成的平行四边形如图所示（▱OAC′B），当弹簧秤b与OC的夹角变小时，其力的合成的平行四边形为▱OA′C′B′，由图可知a、b两弹簧秤的示数都将变大。

（1）3.00（3.00～3.02）　4.00（3.90～4.10）

（2）变大　变大

4．（2017·

大连重点中学联考）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测力计互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条。

（1）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）。

B．弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行

C．用两弹簧测力计同时拉细绳时，两弹簧测力计示数应适当大一些

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

（2）当橡皮条的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图所示。

这时弹簧测力计a、b的读数分别为________N和________N。

（3）在给出的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力，并利用作图法求出合力大小为________N。

（1）拉橡皮条的两根细绳长度不需要相等，适当长一些，标记同一细绳方向的两点离得远一些，可以减小在方向描述上的误差。

弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行，以保证各拉力的方向与木板平行，这样能够在白纸上记录下各力的方向。

弹簧测力计示数适当大一些可减小读数误差。

选项B、C、D正确。

（2）弹簧测力计上最小一格表示0.1N，读数时有效数字要保留两位小数。

（3）以方格纸上一个小格的边长作为0.5N的标度，作出两个拉力的图示，以这两个拉力为邻边作平行四边形，则所夹的对角线就表示合力的大小和方向。

量出该对角线的长度，看其是标度的多少倍，求其大小。

（1）BCD　

（2）4.00　2.50

（3）

4．70（4.50～4.90均可）

突破点（三）　实验的改进与创新

[典例3]　（2015·

山东高考）某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则。

实验步骤：

①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向。

②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2，记录弹簧秤的示数F，测量并记录O1、O2间的距离（即橡皮筋的长度l）。

每次将弹簧秤示数改变0.50N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：

F/N

l/cm

l0

10.97

12.02

13.00

13.98

15.05

③找出②中F＝2.50N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O′，橡皮筋的拉力记为FOO′。

④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示。

用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为FOA，OB段的拉力记为FOB。

完成下列作图和填空：

（1）利用表中数据在图中画出Fl图线，根据图线求得l0＝________cm。

（2）测得OA＝6