第二章實驗三驗證力的平行四邊形定則

1、返回返回一、實驗目的一、實驗目的(1)會使用彈簧測力計。會使用彈簧測力計。(2)驗證互成角度的兩個力合成時的平行四邊形定則。驗證互成角度的兩個力合成時的平行四邊形定則。返回二、實驗原理二、實驗原理(1)等效法：一個力等效法：一個力F的作用效果和兩個力的作用效果和兩個力F1、 F2的作用效果都是讓同一條一端固定的橡的作用效果都是讓同一條一端固定的橡 皮條伸長到同一點，所以一個力皮條伸長到同一點，所以一個力F就是這就是這 兩個力兩個力F1和和F2的合力，作出力的合力，作出力F的圖示，的圖示， 圖實圖實31 如圖實如圖實31所示。所示。返回(2)平行四邊形法：根據(jù)平行四邊形定則作出力平行四邊形法：根

2、據(jù)平行四邊形定則作出力F1和和F2的合的合 力力F的圖示。的圖示。(3)驗證：比較驗證：比較F和和F的大小和方向是否相同，若在誤差允的大小和方向是否相同，若在誤差允 許的范圍內相同，則驗證了力的平行四邊形定則。許的范圍內相同，則驗證了力的平行四邊形定則。三、實驗器材三、實驗器材 方木板、白紙，彈簧測力計方木板、白紙，彈簧測力計(兩只兩只)，橡皮條，細繩套，橡皮條，細繩套(兩個兩個)，三角板，刻度尺，圖釘，三角板，刻度尺，圖釘(幾個幾個)。返回四、實驗步驟四、實驗步驟(1)用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上。用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上。(2)用圖釘把橡皮條的一端固定在用圖釘把橡皮條的

3、一端固定在A點，橡皮條的另一端拴上點，橡皮條的另一端拴上 兩個細繩套。兩個細繩套。返回(3)用兩只彈簧測力計分別鉤住細繩套，用兩只彈簧測力計分別鉤住細繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條與繩互成角度地拉橡皮條，使橡皮條與繩的結點伸長到某一位置的結點伸長到某一位置O，如圖實，如圖實32所示，記錄兩彈簧測力計的讀數(shù)，所示，記錄兩彈簧測力計的讀數(shù)，用鉛筆描下用鉛筆描下O點的位置及此時兩細繩的方向。點的位置及此時兩細繩的方向。(4)只用一只彈簧測力計通過細繩套把橡皮條的結點拉到同樣只用一只彈簧測力計通過細繩套把橡皮條的結點拉到同樣的位置的位置O，記下彈簧測力計的讀數(shù)和細繩套的方向。，記下彈簧測力計的讀數(shù)

4、和細繩套的方向。(5)改變兩彈簧測力計拉力的大小和方向，再重做兩次實驗。改變兩彈簧測力計拉力的大小和方向，再重做兩次實驗。圖實圖實32返回五、數(shù)據(jù)處理五、數(shù)據(jù)處理(1)用鉛筆和刻度尺從結點用鉛筆和刻度尺從結點O沿兩條細繩方向畫直線，按選沿兩條細繩方向畫直線，按選定的標度作出這兩只彈簧測力計的拉力定的標度作出這兩只彈簧測力計的拉力F1和和F2的圖示，的圖示，并以并以F1和和F2為鄰邊用刻度尺作平行四邊形，過為鄰邊用刻度尺作平行四邊形，過O點畫平點畫平行四邊形的對角線，此對角線即為合力行四邊形的對角線，此對角線即為合力F的圖示。的圖示。(2)用刻度尺從用刻度尺從O點按同樣的標度沿記錄的方向作出實驗

5、步點按同樣的標度沿記錄的方向作出實驗步 驟驟(4)中彈簧測力計的拉力中彈簧測力計的拉力F的圖示。的圖示。(3)比較比較F與與F是否完全重合或幾乎完全重合，從而驗證平是否完全重合或幾乎完全重合，從而驗證平 行四邊形定則。行四邊形定則。返回六、注意事項六、注意事項(1)同一實驗中的兩只彈簧測力計的選取方法是：將兩只同一實驗中的兩只彈簧測力計的選取方法是：將兩只彈簧測力計調零后互鉤對拉，若兩只彈簧測力計在對彈簧測力計調零后互鉤對拉，若兩只彈簧測力計在對拉過程中，讀數(shù)相同，則可選；若讀數(shù)不同，應另換，拉過程中，讀數(shù)相同，則可選；若讀數(shù)不同，應另換，直至相同為止。直至相同為止。(2)在同一次實驗中，使橡

6、皮條拉長時，結點在同一次實驗中，使橡皮條拉長時，結點O位置一定要位置一定要 相同。相同。返回(3)用兩只彈簧測力計鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時，夾用兩只彈簧測力計鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時，夾 角不宜太大也不宜太小，在角不宜太大也不宜太小，在60100之間為宜。之間為宜。(4)實驗時彈簧測力計應與木板平行，讀數(shù)時眼睛要正視彈實驗時彈簧測力計應與木板平行，讀數(shù)時眼睛要正視彈簧測力計的刻度，在合力不超過量程及橡皮條彈性限簧測力計的刻度，在合力不超過量程及橡皮條彈性限度的前提下，拉力的數(shù)值盡量大些。度的前提下，拉力的數(shù)值盡量大些。返回(5)細繩套應適當長一些，便于確定力的方向。不要直接細繩套應適當

7、長一些，便于確定力的方向。不要直接沿細繩套的方向畫直線，應在細繩套末端用鉛筆畫沿細繩套的方向畫直線，應在細繩套末端用鉛筆畫一個點，去掉細繩套后，再將所標點與一個點，去掉細繩套后，再將所標點與O點連接，即點連接，即可確定力的方向。可確定力的方向。(6)在同一次實驗中，畫力的圖示所選定的標度要相同，在同一次實驗中，畫力的圖示所選定的標度要相同， 并且要恰當選取標度，使所作力的圖示稍大一些。并且要恰當選取標度，使所作力的圖示稍大一些。返回七、誤差分析七、誤差分析(1)彈簧測力計本身的誤差。彈簧測力計本身的誤差。(2)讀數(shù)誤差和作圖誤差。讀數(shù)誤差和作圖誤差。(3)兩分力兩分力F1、F2間的夾角間的夾角

8、越大，用平行四邊形定則作圖越大，用平行四邊形定則作圖 得出的合力得出的合力F的誤差的誤差F也越大。也越大。返回八、實驗改進八、實驗改進 本實驗用一個彈簧測力計也可以完成實驗，具體操作本實驗用一個彈簧測力計也可以完成實驗，具體操作如下：如下：(1)把兩條細繩中的一條細繩與彈簧測力計連接，另一條細把兩條細繩中的一條細繩與彈簧測力計連接，另一條細繩用手直接抓住，然后同時拉這兩條細繩，使結點至繩用手直接抓住，然后同時拉這兩條細繩，使結點至O點，記下兩條細繩的方向和彈簧測力計的示數(shù)點，記下兩條細繩的方向和彈簧測力計的示數(shù)F1。返回(2)放回橡皮條后，將彈簧測力計連接到另一細繩上，用放回橡皮條后，將彈簧測

9、力計連接到另一細繩上，用手再同時拉這兩條細繩，使結點至手再同時拉這兩條細繩，使結點至O點，并使兩條細繩點，并使兩條細繩位于記錄下來的方向上，讀出彈簧測力計的示數(shù)位于記錄下來的方向上，讀出彈簧測力計的示數(shù)F2。其他步驟與提供兩個彈簧測力計相同。其他步驟與提供兩個彈簧測力計相同。這種操作的優(yōu)點是能減小因兩個彈簧測力計的不同而帶這種操作的優(yōu)點是能減小因兩個彈簧測力計的不同而帶來的誤差，但實驗過程麻煩。來的誤差，但實驗過程麻煩。返回返回例例1（雙選）在探究求合力的方法時，先將橡皮條（雙選）在探究求合力的方法時，先將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上帶有繩套的兩的一端固定在水平木板上，另一端系上帶

10、有繩套的兩根細繩。實驗時，需要兩次拉伸橡皮條，一次是通過根細繩。實驗時，需要兩次拉伸橡皮條，一次是通過兩細繩用兩個彈簧秤互成角度地拉橡皮條，另一次是兩細繩用兩個彈簧秤互成角度地拉橡皮條，另一次是用一個彈簧秤通過細繩拉橡皮條。用一個彈簧秤通過細繩拉橡皮條。返回(1)實驗對兩次拉伸橡皮條的要求中，下列哪些說法是正確實驗對兩次拉伸橡皮條的要求中，下列哪些說法是正確的的_(填字母代號填字母代號)。A將橡皮條拉伸相同長度即可將橡皮條拉伸相同長度即可B將橡皮條沿相同方向拉到相同長度將橡皮條沿相同方向拉到相同長度C將彈簧秤都拉伸到相同刻度將彈簧秤都拉伸到相同刻度D將橡皮條和繩的結點拉到相同位置將橡皮條和繩的

11、結點拉到相同位置返回(2)同學們在操作過程中有如下議論，其中對減小實驗誤同學們在操作過程中有如下議論，其中對減小實驗誤差有益的說法是差有益的說法是_(填字母代號填字母代號)。A兩細繩必須等長兩細繩必須等長B彈簧秤、細繩、橡皮條都應與木板平行彈簧秤、細繩、橡皮條都應與木板平行C用兩彈簧秤同時拉細繩時兩彈簧秤示數(shù)之差應盡用兩彈簧秤同時拉細繩時兩彈簧秤示數(shù)之差應盡可能大可能大D拉橡皮條的細繩要長些，標記同一細繩方向的兩拉橡皮條的細繩要長些，標記同一細繩方向的兩 點要遠些點要遠些返回解析解析(1)選項選項B、D能保證兩次拉伸橡皮條過程中效果相能保證兩次拉伸橡皮條過程中效果相同，保證兩次的拉力是合力和分

12、力關系。同，保證兩次的拉力是合力和分力關系。(2)平行四邊形是平面圖形，所以要探究平行四邊形定則，平行四邊形是平面圖形，所以要探究平行四邊形定則，選項選項B是必須的。選項是必須的。選項D能更方便地確定拉力的方向。能更方便地確定拉力的方向。答案答案(1)BD(2)BD返回例例2李明同學在做李明同學在做“互成角度的兩個力互成角度的兩個力的合成的合成”實驗時，利用坐標紙記下了橡皮實驗時，利用坐標紙記下了橡皮筋的結點位置筋的結點位置O點以及兩只彈簧秤拉力的點以及兩只彈簧秤拉力的大小，如圖實大小，如圖實33所示。所示。(1)試在圖中作出無實驗誤差情況下試在圖中作出無實驗誤差情況下F1和和 圖實圖實33F

13、2的合力圖示，并用的合力圖示，并用F表示此力。表示此力。返回(2)有關此實驗，下列敘述正確的是有關此實驗，下列敘述正確的是_。A兩彈簧秤的拉力可以同時比橡皮筋的拉力大兩彈簧秤的拉力可以同時比橡皮筋的拉力大B橡皮筋的拉力是合力，兩彈簧秤的拉力是分力橡皮筋的拉力是合力，兩彈簧秤的拉力是分力C兩次拉橡皮筋時，需將橡皮筋結點拉到同一位置兩次拉橡皮筋時，需將橡皮筋結點拉到同一位置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若只增大某一只彈簧秤的拉力大小而要保證橡皮筋 結點位置不變，只需調整另一只彈簧秤拉力的大小結

14、點位置不變，只需調整另一只彈簧秤拉力的大小 即可即可返回圖實圖實34(3)如圖實如圖實34所示是張華和李明兩位同學在做以上所示是張華和李明兩位同學在做以上實驗時得到的結果，其中哪一個實驗比較符合實驗事實驗時得到的結果，其中哪一個實驗比較符合實驗事實？實？(力力F是用一只彈簧秤拉時的圖示是用一只彈簧秤拉時的圖示)答：答：_。返回(4)在以上比較符合實驗事實的一位同學中，造成誤差的在以上比較符合實驗事實的一位同學中，造成誤差的主要原因是什么？主要原因是什么？(至少寫出兩種情況至少寫出兩種情況)答：答：_。返回解析解析(1)根據(jù)平行四邊形定則，作出如圖根據(jù)平行四邊形定則，作出如圖所示的合力。所示的合

15、力。(2)根據(jù)合力與分力的關系，兩個分力都可以根據(jù)合力與分力的關系，兩個分力都可以大于合力，因此兩彈簧秤的拉力可以同時比大于合力，因此兩彈簧秤的拉力可以同時比橡皮筋的拉力大，橡皮筋的拉力大，A正確；兩彈簧秤的拉力是分力，橡皮筋正確；兩彈簧秤的拉力是分力，橡皮筋的拉力與兩彈簧秤的拉力的合力等大反向，的拉力與兩彈簧秤的拉力的合力等大反向，B錯誤；錯誤；C項中的項中的敘述正確；若只增大某一只彈簧秤的拉力大小而要保證橡皮敘述正確；若只增大某一只彈簧秤的拉力大小而要保證橡皮筋結點位置不變，只調整另一只彈簧秤拉力的大小不一定能筋結點位置不變，只調整另一只彈簧秤拉力的大小不一定能達到效果，有時還要調整方向，

16、達到效果，有時還要調整方向，D錯誤。錯誤。返回(3)張華做的符合實驗事實。張華做的符合實驗事實。(4)F1的方向比真實方向偏左。的方向比真實方向偏左。F2的大小比真實值偏的大小比真實值偏大且方向比真實方向偏左。作圖時兩虛線不分別與大且方向比真實方向偏左。作圖時兩虛線不分別與F1線和線和F2線平行。線平行。答案答案見解析見解析返回例例3如圖實如圖實35所示，某實驗小組同學利用所示，某實驗小組同學利用DIS實實驗裝置研究支架上力的分解，驗裝置研究支架上力的分解，A、B為兩個相同的雙向力為兩個相同的雙向力傳感器，該型號傳感器在受到拉力時讀數(shù)為正，受到壓傳感器，該型號傳感器在受到拉力時讀數(shù)為正，受到壓

17、力時讀數(shù)為負。力時讀數(shù)為負。A連接質量不計的細繩，可沿固定的板連接質量不計的細繩，可沿固定的板做圓弧形移動。做圓弧形移動。B固定不動，通過光滑鉸鏈連接長固定不動，通過光滑鉸鏈連接長0.3 m的桿。將細繩連接在桿右端的桿。將細繩連接在桿右端O點構成支架。保持桿在水點構成支架。保持桿在水平方向，按如下步驟操作：平方向，按如下步驟操作：返回圖實圖實35返回測量繩子與水平桿的夾角測量繩子與水平桿的夾角AOB對兩個傳感器進行調零對兩個傳感器進行調零用另一根繩在用另一根繩在O點懸掛一個鉤碼，記錄兩個傳感器的讀數(shù)點懸掛一個鉤碼，記錄兩個傳感器的讀數(shù)取下鉤碼，移動傳感器取下鉤碼，移動傳感器A改變改變角角重復上述實驗步驟，得到表格。重復上述實驗步驟，得到表格。返回F11.0010.5801.002F20.8680.2910.8653060150返回(1)根據(jù)表格，根據(jù)表格，A傳感器對應的是表中力傳感器對應的是表中力_(選填選填“F1” 或或“F2”)。鉤碼質量為。鉤碼質量為_ kg(保留保留1位有效數(shù)字位有效數(shù)字)。(2)本實驗中多次對傳感器進行調零，對此操作說明正確的本實驗中多次對傳感器進行調零，對此操作說明正確的是是 ()A因為事先忘記調零因為事先忘記調零B何時調零對實驗結果沒有影響