實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則

1、實(shí)驗(yàn)三驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證力的平行四邊形定則第一關(guān)：基礎(chǔ)知識(shí)（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力的平行四邊形定則.（二）實(shí)驗(yàn)原理結(jié)點(diǎn)受三個(gè)共點(diǎn)力作用處于平衡狀態(tài)，則F1與F2之合力必與橡皮條拉力平衡，改用一個(gè)拉力F使結(jié)點(diǎn)仍到O點(diǎn)，則F必與F1和F2的合力等效，以F1和F2為鄰邊作平行四邊形求出合力F，比較F與F的大小和方向，驗(yàn)證互成角度的兩個(gè)力的合成的平行四邊形定則.（三）實(shí)驗(yàn)器材方木板、白紙、彈簧秤(兩只)、橡皮條、細(xì)繩套(兩個(gè))、三角板、刻度尺、圖釘若干、細(xì)芯鉛筆.（四）實(shí)驗(yàn)步驟用圖釘把白紙釘在放于水平桌面的方木板上.用圖釘把橡皮條的一端固定在A點(diǎn)，橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩

2、套.用兩只彈簧秤分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，將結(jié)點(diǎn)拉到某一位置O，如圖標(biāo)記，記錄兩彈簧秤的讀數(shù)，用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及此時(shí)兩個(gè)細(xì)繩套的方向.用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩方向畫(huà)直線，按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧秤的讀數(shù)F1和F2的圖示，并以F1和F2為鄰邊用刻度尺和三角板作平行四邊形，過(guò)O點(diǎn)畫(huà)平行四邊形的對(duì)角線，此對(duì)角線即為合力F的圖示.只用一只彈簧秤鉤住細(xì)繩套，把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O，記下彈簧秤的讀數(shù)F和細(xì)繩的方向，用刻度尺從O點(diǎn)按選定的標(biāo)度沿記錄的方向作出這只彈簧秤的拉力F的圖示.比較一下，力F與用平行四邊形定則求出的合力F的大小和方向.改變兩個(gè)力F1與F2的大小和夾角，重

3、復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次.（五）注意事項(xiàng)1.實(shí)驗(yàn)時(shí)，彈簧秤必須保持與木板平行，且拉力應(yīng)沿軸線方向，以減小實(shí)驗(yàn)誤差.測(cè)量前應(yīng)首先檢查彈簧秤的零點(diǎn)是否準(zhǔn)確,注意使用中不要超過(guò)其彈性限度,彈簧秤的讀數(shù)應(yīng)估讀到其最小刻度的下一位.彈簧秤的指針,拉桿都不要與刻度板和刻度板末端的限位卡發(fā)生摩擦.2.在滿足合力不超過(guò)彈簧秤量程及橡皮條形變不超過(guò)其彈性限度的條件下,應(yīng)使拉力盡量大一些,以減小誤差.3.畫(huà)力的圖示時(shí),應(yīng)選定恰當(dāng)?shù)臉?biāo)度,盡量使圖畫(huà)得大一些,但也不要太大而畫(huà)出紙外,要嚴(yán)格按力的圖示要求和幾何作圖法作圖.4.在同一次實(shí)驗(yàn)中,橡皮條拉長(zhǎng)的結(jié)點(diǎn)O位置一定要相同.5.由作圖法得到的F和實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到的F不可能完全符合,但在

4、誤差允許范圍內(nèi)可認(rèn)為是F和F符合即可.第二關(guān)：解題技法一、關(guān)于數(shù)據(jù)的記錄技法講解本實(shí)驗(yàn)中先用兩只彈簧秤分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條將結(jié)點(diǎn)拉到某一位置O，應(yīng)記錄此時(shí)兩彈簧秤的讀數(shù)及兩條細(xì)繩套的方向，并用鉛筆描下O點(diǎn)的位置最后只用一只彈簧秤鉤住細(xì)繩套，把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O，記下彈簧秤的讀數(shù)F，和細(xì)繩的方向.本實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵就是前后兩次都要把結(jié)點(diǎn)拉到同一位置，并記好彈簧秤讀數(shù)及細(xì)繩套的方向.典例剖析例1在做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)時(shí)：(1)除已有的器材(方木板、白紙、彈簧秤、細(xì)繩套、刻度尺、圖釘和鉛筆)外，還必須有_和_.(2)要使每次合力與分力產(chǎn)生相同的效果，必須（ ）A每次

5、將橡皮條拉到同樣的位置B每次把橡皮條拉直C每次準(zhǔn)確讀出彈簧秤的示數(shù)D每次記準(zhǔn)細(xì)繩的方向(3)為了提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，減小誤差，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意什么?解析：(1)橡皮條、三角板(2)兩個(gè)分力產(chǎn)生的效果使橡皮條的結(jié)點(diǎn)到某一位置，此時(shí)橡皮條中的彈力與兩個(gè)分力的合力相平衡要想每次合力與分力的效果都相同，則每次將橡皮條拉到同樣的位置故選A(3)應(yīng)注意：選用彈性小的細(xì)繩；橡皮條、細(xì)繩和彈簧秤的軸應(yīng)在同一平面上，且與板面平行貼近等.二、實(shí)驗(yàn)誤差的來(lái)源與分析技法講解本實(shí)驗(yàn)的主要誤差來(lái)源于讀數(shù)、作圖，此外還有彈簧秤本身的誤差，因此，首先應(yīng)檢查彈簧秤的零刻線是否準(zhǔn)確在實(shí)驗(yàn)中拉細(xì)繩時(shí)必須保持彈簧秤與板面平行，讀數(shù)時(shí)眼睛一

6、定要正對(duì)刻線，按有效數(shù)字記錄示數(shù)，作圖時(shí)要準(zhǔn)確，兩個(gè)分力F1、F2間夾角不能太大或太小，要按實(shí)驗(yàn)的要求進(jìn)行操作、讀數(shù)、作圖，即使存在誤差，也是正常的，不能用數(shù)據(jù)拼湊使實(shí)驗(yàn)非常完美，也不能只用特殊角度而不管其一般性.典例剖析例2在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中，橡皮條一端固定在木板上，用兩個(gè)彈簧秤把橡皮條的另一端拉到某一位置O點(diǎn)以下操作中錯(cuò)誤的是（ ）A.同一次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，O點(diǎn)的位置允許變動(dòng)B.在實(shí)驗(yàn)中，彈簧秤必須保持與木板平行，讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧秤的刻線C.實(shí)驗(yàn)中，先將其中一個(gè)彈簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需調(diào)節(jié)另一彈簧秤拉力的大小和方向，把橡皮條結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn)D.實(shí)驗(yàn)中，把橡皮條的結(jié)

7、點(diǎn)拉到O點(diǎn)時(shí)，兩秤之間的夾角應(yīng)取90°不變，以便于計(jì)算合力的大小解析：A項(xiàng)O點(diǎn)位置不允許變動(dòng)，這樣才可以使兩次效果相同；C項(xiàng)中不允許將秤的拉力大小拉到最大量程，這樣不便于調(diào)節(jié)；D項(xiàng)中兩秤之間的夾角是任意的，使平行四邊形定則具有一般性. 本題解答的焦點(diǎn)是本實(shí)驗(yàn)的基本要求要熟悉，注意事項(xiàng)要清楚，這樣對(duì)具體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程才能有正確的把握.答案：ACD三、實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出技法講解本實(shí)驗(yàn)是通過(guò)力的圖示法作出兩個(gè)分力F1、F2，然后用幾何方法作出對(duì)角線作為兩個(gè)分力的合力F；作出F1與F2的等效力F,比較F、F，看在誤差允許的范圍內(nèi)大小方向是否相同，驗(yàn)證力的平行四邊形定則.作圖時(shí)，要選擇恰當(dāng)?shù)臉?biāo)度，作的

8、圖適當(dāng)大一些便于觀察.典例剖析例3如圖所示是兩位同學(xué)在做“驗(yàn)證共點(diǎn)力合成”的實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的結(jié)果，其中哪一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)?在比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的一個(gè)結(jié)果中，若F是準(zhǔn)確的，則誤差較大的原因可能是哪些?解析：按本實(shí)驗(yàn)的要求，F(xiàn)為F1和F2通過(guò)平行四邊形定則所得合力；F為F1和F2的等效力，即用一只彈簧秤拉時(shí)的力橡皮條在這個(gè)力的作用下，其力的方向與橡皮條的伸長(zhǎng)方向在一條直線上，顯然圖(b)不符合事實(shí)，比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的是圖(a)圖(a)中F與F誤差較大的原因可能是：F1的方向比真實(shí)方向偏左；F2的大小比真實(shí)值偏小且方向比真實(shí)方向偏左；作圖時(shí)兩虛線不與F1線和F2線平行F是按平行四邊形定則作出的

9、合力是理論值，用一個(gè)彈簧秤拉時(shí)測(cè)出的力F為實(shí)驗(yàn)值本實(shí)驗(yàn)就是要用現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，檢查已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是否正確，達(dá)到驗(yàn)證的目的.第三關(guān)：訓(xùn)練關(guān)笑對(duì)高考隨 堂 訓(xùn) 練1.下面列出的措施中，哪些是有利于改進(jìn)本節(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的( )A.橡皮條彈性要好，拉到O點(diǎn)時(shí)拉力適當(dāng)大些B.兩個(gè)分力F1和F2間的夾角要盡量大些C.拉橡皮條時(shí)，橡皮條、細(xì)繩和彈簧測(cè)力計(jì)平行貼近木板面D.拉橡皮條的繩要細(xì)，而且要稍長(zhǎng)一些解析：拉力“適當(dāng)”大些能減少誤差；而夾角“盡量”大些，則使作圖誤差變大；橡皮條等“貼近”木板，目的是使拉線水平；繩細(xì)稍長(zhǎng)便于確定力的方向性.答案:ACD2.在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)

10、中，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)注意（ ）A.描點(diǎn)、作圖時(shí)的鉛筆應(yīng)尖一些，圖的比例適當(dāng)大一些B.拉橡皮條的細(xì)繩適當(dāng)長(zhǎng)一些C.在用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)，兩細(xì)繩間的夾角盡量大些D.在用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)，兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)適當(dāng)大些解析：作圖時(shí)比例大些，使彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)大些，可以減小相對(duì)誤差.拉橡皮條的細(xì)繩長(zhǎng)些，可使記錄繩方向的點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)O的距離大些，減小連線時(shí)的誤差.因此A、B、D選項(xiàng)所述都能起到減小相對(duì)誤差的作用.在實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)分力F1、F2的夾角越大，用平行四邊形作圖時(shí)得出的合力F的誤差也越大，所以在實(shí)驗(yàn)中不能把角取得太大.答案：ABD3.在“互成角度的兩個(gè)力的合成”實(shí)驗(yàn)中，橡皮條的一端固定在A點(diǎn)，另

11、一端被兩個(gè)彈簧秤拉到O點(diǎn)，如圖甲所示.兩彈簧秤讀數(shù)分別為F1和F2，細(xì)繩方向分別與OA直線延長(zhǎng)線的夾角為1和2，如圖乙所示.以下說(shuō)法中正確的是( )A.O點(diǎn)位置不變，合力不變B.用平行四邊形定則求得的合力F一定沿OA直線方向C.若不改變O和1，F(xiàn)1增大，F(xiàn)2必減小D.合力必大于F1或F2答案:A4.李明同學(xué)在做“互成角度的兩個(gè)力的合成”實(shí)驗(yàn)時(shí)，利用坐標(biāo)紙記下了橡皮筋的結(jié)點(diǎn)位置O點(diǎn)以及兩只彈簧秤拉力的大小，如圖（a)所示，（1）試在圖(a)中作出無(wú)實(shí)驗(yàn)誤差情況下F1和F2的合力圖示，并用F表示此力.(2)有關(guān)此實(shí)驗(yàn)，下列敘述正確的是_.A.兩彈簧秤的拉力可以同時(shí)比橡皮筋的拉力大B.橡皮筋的拉力是

12、合力，兩彈簧秤的拉力是分力C.兩次拉橡皮筋時(shí)，需將橡皮筋結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O.這樣做的目的是保證兩次彈簧秤拉力的效果相同D.若只增大某一只彈簧秤的拉力大小而要保證橡皮筋結(jié)點(diǎn)位置不變，只需調(diào)整一只彈簧秤拉力的大小即可(3)圖(b)所示是李明和張華兩位同學(xué)在做以上實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的結(jié)果,其中哪一個(gè)實(shí)驗(yàn)比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)？（力F是用一只彈簧秤拉時(shí)的圖示）答：_.(4)在以上比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的一位同學(xué)中，造成誤差的主要原因是：（至少寫(xiě)出兩種情況）答：_.答案：（1）（2）AC （3）張華做的符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)（4）1、F1的方向比真實(shí)方向偏左.2、F2的大小比真實(shí)值偏小且方向比真實(shí)方向偏左.3、作圖時(shí)兩條虛線不分別與

13、F1線和F2線平行.5.在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩.圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫(huà)出的圖.（1）圖乙中的_是力F1和F2的合力的理論值；_是力F1和F2的合力的實(shí)際測(cè)量值.（2）在實(shí)驗(yàn)中，如果將細(xì)繩也換成橡皮筋，那么實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否會(huì)發(fā)生變化？答：_.（選填“變”或“不變”）解析：（1）F1和F2的合力從理論上講應(yīng)該是F，因?yàn)樗鼈兊暮狭男Ч现v就是使結(jié)點(diǎn)到達(dá)O點(diǎn)位置，而用一個(gè)彈簧秤拉的效果也是使結(jié)點(diǎn)到達(dá)O點(diǎn)位置，所以F1和F2的合力方向從理論上應(yīng)該與AO在同一直線上.但在實(shí)驗(yàn)時(shí)F1和F2的大小和方向有誤差，所以F是F1和F2的測(cè)量值.（2）若將細(xì)繩換成橡皮筋，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不會(huì)發(fā)生變化，在實(shí)驗(yàn)時(shí)只要每次把結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn)位置，效果是一樣的.答案：（1）FF（2）不變6.如圖所示，在共點(diǎn)力合成的