届高考物理一轮复习讲义第二章 实验三 验证力的平行四边形定则Word文件下载.docx

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3．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O，如图所示。

4．用铅笔描下O点的位置和两条细绳的方向，读出并记录两个弹簧测力计的示数。

5．用铅笔和刻度尺在白纸上从O点沿两条细绳的方向画直线，按一定的标度作出两个力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形，过O点的平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样的位置O，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从O点作出这个力F′的图示。

7．比较F′与用平行四边形定则求出的合力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F1和F2的大小和方向，再做两次实验。

　数据处理与分析

◆　数据处理

1．用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示。

2．用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出这只弹簧测力计的拉力F′的图示。

3．比较F与F′是否完全重合或几乎完全重合，从而验证平行四边形定则。

◆　误差分析

1．读数误差

弹簧测力计数据在允许的情况下，尽量大一些，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

（1）结点O的位置和两个弹簧测力计的方向画得不准确，作图比例不恰当、不准确等造成作图误差。

（2）两个分力的起始夹角α太大，如大于120°

，再做后两次实验时，α变化范围不大，因而弹簧测力计示数变化不显著，读数误差较大，导致作图产生较大误差。

◆　注意事项

1．同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：

将两只弹簧测力计调零后互钩对拉，若两只弹簧测力计读数相同，则可选；

若读数不同，应调整或另换，直至相同为止。

2．在同一次实验中，使橡皮条拉长时，结点O位置一定要相同。

3．用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大也不宜太小，在60°

～100°

之间为宜。

4．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，避免弹簧测力计的外壳与弹簧测力计的限位卡之间有摩擦，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。

读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度。

5．细绳套应适当长一些，便于确定力的方向。

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点，去掉细绳套后，再将所标点与O点连接，即可确定力的方向。

6．在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些。

◆　其他实验方案设计

本实验用一个弹簧测力计也可以完成，具体操作如下：

1．把两条细绳套中的一条细绳套与弹簧测力计连接，另一条细绳套用手直接抓住，然后同时拉这两条细绳套，使结点至O点，记下两条细绳套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套上，用手再同时拉这两条细绳套，使结点至O点，并使两条细绳套位于记录下来的方向上，读出弹簧测力计的示数F2。

3．其他步骤与提供两只弹簧测力计相同。

板块二　考点细研·

悟法培优

考点1实验原理与操作

例1　[2017·

长沙模拟]某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB与OC为细绳。

图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。

（1）如果没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________。

（2）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

（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个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；

E．只用一个弹簧测力计，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____________________________。

尝试解答　

（1）F′__

（2）B__（3）①C__E__②C中应加上“记下两条细绳的方向”__E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”。

（1）由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿AO方向；

而根据平行四边形定则作出的合力，由于误差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿AO方向的是F′。

（2）一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们的作用效果可以等效替代，B正确。

（3）①根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作步骤可知，有重要遗漏的步骤的序号是C、E。

②在C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同一位置O。

总结升华

巧记验证力的平行四边形定则实验应注意的问题

用两个弹簧秤拉橡皮条时的“三记录”（记录两弹簧测力计示数、两细绳方向和结点O的位置），用一个弹簧测力计拉橡皮条时的“二记录”（记录弹簧测力计示数和细绳方向）及“一注意”（结点O的位置必须在同一位置）等。

　某同学用如图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。

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）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

（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）使B拉力减小；

减小M的重力大小；

把A换成量程更大的弹簧测力计或改变B的拉力方向等（任选两个）

解析　

（1）根据弹簧测力计的指针位置以及读数规则可知A的示数为3.6N。

（2）要验证的关系是A、B两个弹簧测力计的拉力的合力与M的重力等大反向，所以应测量M的重力。

为减小测量误差，弹簧测力计应在使用前校零，拉力的方向与木板平面平行，A、B、C对。

改变拉力进行多次实验，O点位置可以不同，D错。

（3）A的拉力超过其量程，为减小A的数值，有多种方法，例如：

使B拉力减小，减小M的重力大小，把A换成量程更大的弹簧测力计，改变B的拉力方向等。

考点2数据处理与误差分析

例2　在“验证力的平行四边形定则”的实验中，需要将橡皮筋的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，O为橡皮筋与细绳的结点。

（1）实验过程中，除记录弹簧测力计的读数和O点位置，还必须记录________。

在坐标纸上画出了如图所示的两分力F1和F2，图中小正方形边长表示1N，则两力的合力F＝________N。

（2）为减小实验误差，下列措施正确的是________。

A．两条细绳的夹角必须很大

B．弹簧测力计、细绳、橡皮筋都应与木板平面平行

C．拉橡皮筋的细绳要稍长一些，标记同一条细绳的方向时两标记点要适当近一些

D．应尽量避免弹簧测力计与木板间的摩擦

尝试解答　

（1）两根细绳的方向__6__

（2）BD。

（1）关于实验操作步骤：

除记录弹簧测力计的读数和O点位置，还必须记录两根细绳的方向，作出平行四边形，然后量取对角线的长度，即得F＝6N。

（2）实验中，为减小实验误差，两条细绳的夹角稍大便于作平行四边形，但不一定“必须很大”，故A错误；

弹簧测力计、细绳、橡皮筋都应与木板平面平行，故B正确；

拉橡皮筋的细绳要稍长一些，标记同一条细绳的方向时两标记点要适当远一些，这样画出的拉力方向较为准确，故C错误；

应尽量避免弹簧测力计与木板间的摩擦，这样测出的拉力较准确，故D正确。

　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）

0.50

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

用作图法求得该弹簧的劲度系数k＝________N/m。

（2）某次实验中，弹簧秤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，请画出这两个共点力的合力F合。

（3）由图得到F合＝________N。

答案　

（1）如图所示　55（说明：

±

2内都可）

（2）2.10（说明：

有效数字位数正确，±

0.02内都可）

（3）3.3（说明：

0.2内都可）

解析　

（1）根据表格数据描点，然后连成一条过原点的直线，直线的斜率等于弹簧的劲度系数。

k＝

N/m≈55N/m。

（2）读出弹簧秤的读数为2.10N（保留三位有效数字）；

以O为顶点，画出两弹簧的绳套方向就是两拉力方向，再确定并画好力的标度，画出两拉力的图示，以两拉力为邻边作出平行四边形，画出平行四边形的对角线，即合力F合。

（3）用刻度尺量出合力的长度，根据确定的标度算出合力的大小。

考点3实验创新设计

例3　某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到两条相同的橡皮筋（遵循胡克定律）和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：

将两条橡皮筋的一端用细绳连接于结点O，两条橡皮筋的另一端分别挂在墙上的钉子A及重物C上，同时用一条细绳一端与结点O相连，另一端用钉子B固定在墙上。

（1）为完成该实验，下述操作中必需的是________。