實(shí)驗(yàn)三驗(yàn)證力的平行四邊形定則講議

1、.實(shí)驗(yàn)三驗(yàn)證力的平行四邊形定那么1.實(shí)驗(yàn)原理互成角度的兩個力F1、F2與另外一個力F產(chǎn)生一樣的效果，看F1、F2用平行四邊形定那么求出的合力F與F在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)是否一樣.2.實(shí)驗(yàn)器材木板、白紙、圖釘假設(shè)干、橡皮條、細(xì)繩、彈簧測力計(jì)兩個、三角板、刻度尺.3.實(shí)驗(yàn)步驟1用圖釘把一張白紙釘在程度桌面上的木板上.2用兩個彈簧測力計(jì)分別鉤住兩個細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O.如圖1甲所示.圖13用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)O的位置和兩個細(xì)繩套的方向，并記錄彈簧測力計(jì)的讀數(shù)，利用刻度尺和三角板根據(jù)平行四邊形定那么求出合力F.4只用一個彈簧測力計(jì)，通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到與前面一樣

2、的位置O，記下彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F和細(xì)繩的方向，如圖乙所示.5比較F與用平行四邊形定那么求得的合力F，看它們在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否一樣.1.正確使用彈簧測力計(jì)1將兩只彈簧測力計(jì)調(diào)零后程度互鉤對拉過程中，讀數(shù)一樣，可選；假設(shè)不同，應(yīng)另換或調(diào)校，直至一樣為止.2使用時，讀數(shù)應(yīng)盡量大些，但不能超出范圍.3被測力的方向應(yīng)與軸線方向一致.4讀數(shù)時應(yīng)正對、平視刻度.2.本卷須知1位置不變：在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長時結(jié)點(diǎn)的位置一定要一樣，是為了使合力的作用效果與兩個分力共同作用效果一樣，這是利用了等效替代的思想.2角度適宜：用兩個彈簧測力計(jì)鉤住細(xì)繩套互成角度地拉橡皮條時，其夾角不宜太小，也不宜太大，以

3、60°100°之間為宜.3在合力不超出量程及在橡皮條彈性限度內(nèi)形變應(yīng)盡量大一些.細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些，便于確定力的方向.4統(tǒng)一標(biāo)度：在同一次實(shí)驗(yàn)中，畫力的圖示選定的標(biāo)度要一樣，并且要恰中選定標(biāo)度，使力的圖示稍大一些.3.誤差分析1誤差來源：除彈簧測力計(jì)本身的誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差等.2減小誤差的方法：實(shí)驗(yàn)過程中讀數(shù)時眼睛一定要正視彈簧測力計(jì)的刻度盤，要按有效數(shù)字位數(shù)要求和彈簧測力計(jì)的精度正確讀數(shù)和記錄.作圖時使用刻度尺，并借助于三角板，使表示兩力的對邊一定要平行.命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)例12019·全國卷·22 某探究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定那么

4、實(shí)驗(yàn)，將畫有坐標(biāo)軸橫軸為x軸，縱軸為y軸，最小刻度表示1 mm的紙貼在程度桌面上，如圖2a所示.將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(diǎn)位于圖示部分之外，另一端P位于y軸上的A點(diǎn)時，橡皮筋處于原長.1用一只測力計(jì)將橡皮筋的P端沿y軸從A點(diǎn)拉至坐標(biāo)原點(diǎn)O，此時拉力F的大小可由測力計(jì)讀出.測力計(jì)的示數(shù)如圖b所示，F(xiàn)的大小為_N.2撤去1中的拉力，橡皮筋P端回到A點(diǎn)；現(xiàn)使用兩個測力計(jì)同時拉橡皮筋，再次將P端拉至O點(diǎn).此時觀察到兩個拉力分別沿圖a中兩條虛線所示的方向，由測力計(jì)的示數(shù)讀出兩個拉力的大小分別為F14.2 N和F25.6 N.用5 mm長度的線段表示1 N的力，以O(shè)為作用點(diǎn)，在圖a中畫出力F1、F

5、2的圖示，然后按平行四邊形定那么畫出它們的合力F合；圖2F合的大小為_N，F(xiàn)合與拉力F的夾角的正切值為_.假設(shè)F合與拉力F的大小及方向的偏向均在實(shí)驗(yàn)所允許的誤差范圍之內(nèi)，那么該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了力的平行四邊形定那么.答案14.02見解析圖 4.00.05解析1由題圖b可知，F(xiàn)的大小為4.0 N2畫出力F1、F2的圖示，如下圖用刻度尺量出F合的線段長約為20 mm，所以F合大小為4.0 N，F(xiàn)合與拉力F的夾角的正切值為tan 0.05.變式12019·山東理綜·21某同學(xué)通過下述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定那么.實(shí)驗(yàn)步驟：將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上，使其軸線沿豎直方向.如圖3所示

6、，將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上，另一端用圓珠筆尖豎直向下拉，直到彈簧秤示數(shù)為某一設(shè)定值時，將橡皮筋兩端的位置標(biāo)記為O1、O2，記錄彈簧秤的示數(shù)F，測量并記錄O1、O2間的間隔 即橡皮筋的長度l.每次將彈簧秤示數(shù)改變0.50 N，測出所對應(yīng)的l，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示：圖3FN00.501.001.502.002.50lcml010.9712.0213.0013.9815.05找出中F2.50 N時橡皮筋兩端的位置，重新標(biāo)記為O、O，橡皮筋的拉力記為FO O.在秤鉤上涂抹少許光滑油，將橡皮筋搭在秤鉤上，如圖4所示.用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時拉橡皮筋的兩端，使秤鉤的下端到達(dá)O點(diǎn)，將兩筆尖的位置標(biāo)

7、記為A、B，橡皮筋OA段的拉力記為FOA，OB段的拉力記為FOB.圖4完成以下作圖和填空：1利用表中數(shù)據(jù)在圖5的坐標(biāo)紙上畫出Fl圖線，根據(jù)圖線求得l0_cm.圖52測得OA6.00 cm，OB7.60 cm，那么FOA的大小為_N.3根據(jù)給出的標(biāo)度，在圖6中作出FOA和FOB的合力F的圖示.圖64通過比較F與_的大小和方向，即可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論.答案1見解析圖10.09.8、9.9、10.1均正確21.801.701.90均正確3見解析圖4FO O解析1作出Fl圖象，如圖甲所示，求得直線的截距即為l0，可得l010.0 cm2可計(jì)算橡皮筋的勁度系數(shù)k N/m50 N/m假設(shè)OA6.00 cm，OB

8、7.60 cm，那么橡皮筋的彈力為Fkx50×6.007.6010.00×102 N1.80 N那么此時FOAF1.80 N3FOBFOA1.80 N，兩力的合力F如圖乙所示.4FOO的作用效果和FOA、FOB兩個力的作用效果一樣，F(xiàn)是FOA、FOB兩個力的合力，所以通過比較F和FOO的大小和方向，可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論.變式22019·安徽理綜·21在“驗(yàn)證力的平行四邊形定那么實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用圖釘把白紙固定在程度放置的木板上，將橡皮條的一端固定在板上一點(diǎn)，兩個細(xì)繩套系在橡皮條的另一端.用兩個彈簧測力計(jì)分別拉住兩個細(xì)繩套，互成角度地施加拉力，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到

9、達(dá)紙面上某一位置，如圖7所示.請將以下的實(shí)驗(yàn)操作和處理補(bǔ)充完好：圖71用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)位置，記為O；2記錄兩個彈簧測力計(jì)的示數(shù)F1和F2，沿每條細(xì)繩套的方向用鉛筆分別描出幾個點(diǎn)，用刻度尺把相應(yīng)的點(diǎn)連成線；3只用一個彈簧測力計(jì)，通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)仍拉到位置O，記錄測力計(jì)的示數(shù)F3，_；4按照力的圖示要求，作出拉力F1、F2、F3；5根據(jù)力的平行四邊形定那么作出F1和F2的合力F；6比較_的一致程度，假設(shè)有較大差異，對其原因進(jìn)展分析，并作出相應(yīng)的改進(jìn)后再次進(jìn)展實(shí)驗(yàn).答案3沿此時細(xì)繩套的方向用鉛筆描出幾個點(diǎn)，用刻度尺把這些點(diǎn)連成直線6F和F3解析3此步驟中應(yīng)記錄此時拉力的大小和方向，結(jié)合2的操作

10、，3中橫線應(yīng)填寫：沿此時細(xì)繩套的方向用鉛筆描出幾個點(diǎn)，用刻度尺把這些點(diǎn)連成直線.6要驗(yàn)證力的平行四邊形定那么，需要比較F和F3的大小、方向是否一致，故6中橫線應(yīng)填寫F和F3.命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新的兩種方法以本實(shí)驗(yàn)為背景，以實(shí)驗(yàn)中操作的本卷須知、誤差來源設(shè)置條件，或通過改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目.1.對實(shí)驗(yàn)原理的理解、實(shí)驗(yàn)方法的遷移2.實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)1橡皮筋彈簧測力計(jì)2鉤碼彈簧測力計(jì)例2某小組為了驗(yàn)證力的平行四邊形定那么，設(shè)計(jì)了如圖8甲所示的實(shí)驗(yàn)：在一個半圓形刻度盤上安裝兩個可以沿盤邊緣挪動的拉力傳感器A、B，兩傳感器的掛鉤分別系著輕繩，輕繩的另一端系在一起，形成結(jié)點(diǎn)O，并使結(jié)點(diǎn)

11、O位于半圓形刻度盤的圓心.在O點(diǎn)掛上重G2.00 N的鉤碼，記錄兩傳感器A、B的示數(shù)F1、F2及輕繩與豎直方向的夾角1、2，用力的圖示法即可驗(yàn)證力的平行四邊形定那么.圖81當(dāng)F11.00 N、F21.50 N，145°、230°時，請?jiān)趫D乙中用力的圖示法作圖，畫出兩繩拉力的合力F，并求出合力F_N.結(jié)果保存三位有效數(shù)字2該組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中，將傳感器A固定在某位置后，再將傳感器B從豎直位置的P點(diǎn)緩慢順時針旋轉(zhuǎn)，得到了一系列B傳感器的示數(shù)F2和對應(yīng)的角度2，作出了如圖丙所示的F22圖象，由圖丙可知A傳感器所處位置的角度1_.答案1如下圖2.011.972.052解析1先畫出力的標(biāo)

12、度，根據(jù)題中所給的數(shù)據(jù)，利用平行四邊形定那么畫出力的圖示并求合力F2.01 N.2由題圖丙可知，當(dāng)2和0時，F(xiàn)2的讀數(shù)都為2.0 N，根據(jù)平行四邊形定那么，畫出如下圖的三角形，由圖中幾何關(guān)系，可得1.變式3某同學(xué)嘗試用橡皮筋等器材驗(yàn)證力的平行四邊形定那么，他找到兩條一樣的橡皮筋遵循胡克定律和假設(shè)干小重物，以及刻度尺、三角板、鉛筆、細(xì)繩、白紙、釘子，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：將兩條橡皮筋的一端與細(xì)繩連接，結(jié)點(diǎn)為O，細(xì)繩下掛一重物，兩橡皮筋的另一端也都連有細(xì)繩.實(shí)驗(yàn)時，先將一條橡皮筋的另一端的細(xì)繩固定在墻上的釘子A上，另一條橡皮筋任其下垂，如圖9甲所示；再將另一條橡皮筋的另一端的細(xì)繩固定在墻上的釘子B上，如

13、圖乙所示.圖91為完成實(shí)驗(yàn)，下述操作中必需的是_.a.兩橡皮筋的另一端連接的細(xì)繩a、b長度要一樣b.要測量橡皮筋的原長c.要測量圖甲和圖乙中橡皮筋的長度d.要記錄圖甲中結(jié)點(diǎn)O的位置及過結(jié)點(diǎn)O的豎直方向e.要記錄圖乙中結(jié)點(diǎn)O的位置及過結(jié)點(diǎn)O的豎直方向2對該實(shí)驗(yàn)“兩條一樣的橡皮筋的要求的理解正確的選項(xiàng)是_.a.橡皮筋的材料和原長一樣即可b.橡皮筋的材料和粗細(xì)一樣即可c.橡皮筋的材料、原長和粗細(xì)均要一樣答案1bce2c解析1首先應(yīng)明白該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理，即用橡皮筋的伸長量來表示彈力的大小，所以實(shí)驗(yàn)中一定要測橡皮筋的長度，而沒必要關(guān)心細(xì)繩a、b的長度，選項(xiàng)b和c中的操作是需要的，為了確保力的合成的等效性

14、，需要記錄題圖乙中結(jié)點(diǎn)O的位置及過結(jié)點(diǎn)O的豎直方向，選項(xiàng)e中的操作是必需的.2為了能用橡皮筋的伸長量表示彈力大小，滿足Fkx，應(yīng)讓k值一樣，即橡皮筋的材料、粗細(xì)、原長均要一樣，選項(xiàng)c正確.變式4小明通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定那么.1實(shí)驗(yàn)記錄紙如圖10所示，O點(diǎn)為橡皮筋被拉伸后伸長到的位置，兩彈簧測力計(jì)共同作用時，拉力F1和F2的方向分別過P1和P2點(diǎn)；一個彈簧測力計(jì)拉橡皮筋時，拉力F3的方向過P3點(diǎn).三個力的大小分別為：F13.30 N、F23.85 N和F34.25 N.請根據(jù)圖中給出的標(biāo)度作圖求出F1和F2的合力.圖102仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)，小明疑心實(shí)驗(yàn)中的橡皮筋被屢次拉伸后彈性發(fā)生了變化，影

15、響實(shí)驗(yàn)結(jié)果.他用彈簧測力計(jì)先后兩次將橡皮筋拉伸到一樣長度，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不一樣，于是進(jìn)一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響.實(shí)驗(yàn)裝置如圖11所示，將一張白紙固定在豎直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O點(diǎn)，下端N掛一重物.用與白紙平行的程度力緩慢地挪動N，在白紙上記錄下N的軌跡.重復(fù)上述過程，再次記錄下N的軌跡.圖11圖12兩次實(shí)驗(yàn)記錄的軌跡如圖12所示.過O點(diǎn)作一條直線與軌跡交于a、b兩點(diǎn)，那么實(shí)驗(yàn)中橡皮筋分別被拉伸到a和b時所受拉力Fa、Fb的大小關(guān)系為_.3根據(jù)2中的實(shí)驗(yàn)，可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果_.填寫選項(xiàng)前的字母A.橡皮筋的長度與受到的拉力成正比B.兩次受到的拉力一樣時，橡皮筋第2次的長度較長C.兩次被拉伸到一樣長度時，橡皮筋第2次受到的拉力較大D.兩次受到的拉力一樣時，拉力越大，