實(shí)驗(yàn)探究：驗(yàn)證力的平行四邊形定則

實(shí)驗(yàn)探究：驗(yàn)證力的平行四邊形定則1.基礎(chǔ)知識2.典例剖析3.備選訓(xùn)練4.真題演練第二章相互作用誤差分析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．減小誤差的力法(1)結(jié)點(diǎn)O①定位O點(diǎn)時(shí)要力求準(zhǔn)確.②同一次實(shí)驗(yàn)中橡皮條拉長后的O點(diǎn)必須保持不變.(2)拉力①用彈簧秤測拉力時(shí)要使拉力沿彈簧秤軸線方向.②應(yīng)盡量使橡皮條、彈簧秤和細(xì)繩套位于與紙面平行的同一平面內(nèi).③兩個(gè)分力F1、F2間的夾角θ不要太大或太小.(3)作圖①在同一次實(shí)驗(yàn)中，選定的比例要相同.②嚴(yán)格按力的圖示要求和幾何作圖法作出平行四邊形，求出合力.注意事項(xiàng)操作不忘“三”“二”“一”用兩個(gè)彈簧秤拉橡皮條時(shí)的“三記錄”(記錄兩彈簧秤示數(shù)、兩細(xì)繩方向和結(jié)點(diǎn)O的位置)用一個(gè)彈簧秤拉橡皮條時(shí)的“二記錄”(記錄彈簧秤示數(shù)和細(xì)繩方向)“一注意”(結(jié)點(diǎn)O的位置必須在同一位置)等.二、典例剖析2.典例剖析【例1】(2015?安徽理綜,21,Ⅰ)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)用圖釘把白紙固定在水平放置的木板上,將橡皮條的一端固定在板上一點(diǎn),兩個(gè)細(xì)繩套系在橡皮條的另一端.用兩個(gè)彈簧測力計(jì)分別拉住兩個(gè)細(xì)繩套,互成角度地施加拉力,使橡皮條伸長,結(jié)點(diǎn)到達(dá)紙面上某一位置,如圖所示。請將以下的實(shí)驗(yàn)操作和處理補(bǔ)充完整：①用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)位置，記為O；②記錄兩個(gè)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(gè)點(diǎn),用刻度尺把相應(yīng)的點(diǎn)連成線；③只用一個(gè)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)力的平行四邊形定則作出F1和F2的合力F；⑥比較________的一致程度，若有較大差異，對其原因進(jìn)行分析，并作出相應(yīng)的改進(jìn)后再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。沿此時(shí)細(xì)繩(套)的方向用鉛筆描出幾個(gè)點(diǎn)，用刻度尺把這些點(diǎn)連成直線轉(zhuǎn)解析熱點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原題及實(shí)驗(yàn)操作F和F3解析步驟③中應(yīng)記錄此時(shí)拉力的大小和方向，結(jié)合步驟②的操作，③中橫線應(yīng)填寫：沿此時(shí)細(xì)繩(套)的方向用鉛筆描出幾個(gè)點(diǎn)，用刻度尺把這些點(diǎn)連成直線。步驟⑥要驗(yàn)證平行四邊形定則，需要比較F與F3的大小，方向是否一致，故⑥中橫線應(yīng)填寫：F和F3答案

③沿此時(shí)細(xì)繩(套)的方向用鉛筆描出幾個(gè)點(diǎn)，用刻度尺把這些點(diǎn)連成直線⑥F和F3轉(zhuǎn)原題操作關(guān)鍵(1)每次拉伸結(jié)果位置O必須保持不變。(2)記下每次各力的大小和方向。(3)畫力的圖示時(shí)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)度。特別提醒【變式訓(xùn)練1】某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在驗(yàn)證力的平行四邊形定則時(shí),操作過程如下：①將一張白紙固定在水平放置的木板上,橡皮筋的一端固定在A點(diǎn),另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套，用兩個(gè)彈簧測力計(jì)互成角度地拉兩個(gè)細(xì)繩套,使細(xì)繩套和橡皮筋的結(jié)點(diǎn)位于圖中的O點(diǎn)；②在白紙上記錄O點(diǎn)的位置和兩細(xì)繩套的方向,同時(shí)讀出兩彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F1和F2；③選取合適的標(biāo)度在白紙上作出F1和F2的圖示,由平行四邊形定則作出F1和F2的合力F；④用一個(gè)彈簧測力計(jì)拉細(xì)繩套,使細(xì)繩套和橡皮筋的結(jié)點(diǎn)仍到達(dá)O點(diǎn)；⑤在白紙上記錄細(xì)繩套的方向,同時(shí)讀出彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F′；⑥按以上選取的標(biāo)度在白紙上作F′的圖示,比較F和F′的大小和方向；⑦改變兩細(xì)繩套的方向和彈簧測力計(jì)的拉力的大小,重復(fù)以上操作,得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。審題視角結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程及注意點(diǎn)分析題意.(1)對本實(shí)驗(yàn)的下列敘述中正確的是________；A.兩次拉伸橡皮筋應(yīng)將橡皮筋沿相同方向拉到相同長度B.兩細(xì)繩套必須等長C.每次都應(yīng)將彈簧測力計(jì)拉伸到相同刻度D.拉橡皮筋的細(xì)繩套要長一些,標(biāo)記同一細(xì)繩套方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)一些(2)某次操作時(shí)兩彈簧測力計(jì)的指針指在圖2中所示的位置，則兩彈簧測力計(jì)的讀數(shù)分別為FB＝________N、FC＝______N；(3)如果本實(shí)驗(yàn)所用彈簧測力計(jì)的量程均為5N。其中圖3甲中F1＝3.00N、F2＝3.80N,且兩力互相垂直；圖乙中F1＝F2＝4.00N,且兩力的夾角為30°；圖丙中F1＝F2＝4.00N,且兩力的夾角為120°。其中明顯不符合操作的是圖________。AD3.202.60乙本題詳細(xì)解析見教輔！【例2】

(2015·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則。實(shí)驗(yàn)步驟：①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。②如圖示,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(shí),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間的距離(即橡皮筋的長度l)。每次將彈簧秤示數(shù)改變0.50N,測出所對應(yīng)的l，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示：熱點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理及誤差分析F(N)00.501.001.502.002.50l(cm)l010.9712.0213.0013.9815.05③找出②中F＝2.50N時(shí)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′。④在秤鉤上涂抹少許潤滑油,將橡皮筋搭在秤鉤上,如圖。用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時(shí)拉橡皮筋的兩端,使秤鉤的下端達(dá)到O點(diǎn),將兩筆尖的位置標(biāo)記為A、B,橡皮筋OA段的拉力記為FOA,OB段的拉力記為FOB。完成下列作圖和填空：(1)利用表中數(shù)據(jù)在給出的坐標(biāo)紙上畫出F－l圖線,根據(jù)圖線求得l0＝________cm。10.0轉(zhuǎn)解析(2)測得OA＝6.00cm,OB＝7.60cm,則FOA的大小為________N。(3)根據(jù)給出的標(biāo)度,作出FOA和FOB的合力F′的圖示。(4)通過比較F′與________的大小和方向，即可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。1.80FO

O′轉(zhuǎn)原題減小實(shí)驗(yàn)誤差的幾個(gè)方法1．減小讀數(shù)誤差：在允許的情況下，彈簧測力計(jì)示數(shù)盡量大一些．讀數(shù)時(shí)眼睛正視，按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄．2．減小作圖誤差：

細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些，便于確定力的方向．

兩力的對邊一定要平行.實(shí)驗(yàn)中不要把F1、F2間的夾角取得過大或者過小，以60°～100°之間為宜．規(guī)律方法以本實(shí)驗(yàn)為背景，以實(shí)驗(yàn)中操作的注意事項(xiàng)、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．考查對實(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)熱點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新審題導(dǎo)析1.受實(shí)驗(yàn)裝置的限制OA與OB拉力方向不可能豎直向上，A錯(cuò).2.由分力與合力的大小關(guān)系知，B正確.OA、OB、OC互成1200角時(shí)，可滿足C項(xiàng)；D項(xiàng)條件滿足勾股定理，D正確.(1)改變鉤碼個(gè)數(shù),實(shí)驗(yàn)?zāi)芡瓿傻氖?

).A．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝N2＝2，N3＝4B．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝N3＝3，N2＝4C．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝N2＝N3＝4D．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝3，N2＝4，N3＝5【變式訓(xùn)練3】

有同學(xué)利用如圖示的裝置來驗(yàn)證力的平行四邊形定則：在豎直木板上鋪有白紙，固定兩個(gè)光滑的滑輪A和B，將繩子打一個(gè)結(jié)點(diǎn)O，每個(gè)鉤碼的重量相等，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，根據(jù)鉤碼個(gè)數(shù)讀出三根繩子的拉力F1、F2和F3，回答下列問題：(2)在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個(gè)步驟是(

)．A．標(biāo)記結(jié)點(diǎn)O的位置，并記錄OA、OB、OC三段繩子的方向B．量出OA、OB、OC三段繩子的長度C．用量角器量出三段繩子之間的夾角D．用天平測出鉤碼的質(zhì)量(3)在作圖時(shí)，你認(rèn)為下圖中________是正確的．(填“甲”或“乙”)甲本題詳細(xì)解析見教輔！三、備選訓(xùn)練3.備選訓(xùn)練【備選訓(xùn)練】將橡皮筋的一端固定在A點(diǎn)，另一端拴上兩根細(xì)繩，每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程為5N、最小刻度為0.1N的彈簧測力計(jì)，沿著兩個(gè)不同的方向拉彈簧測力計(jì)，當(dāng)橡皮筋的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí)，兩根細(xì)繩相互垂直，如左圖所示．這時(shí)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出．(1)由圖可讀得兩個(gè)相互垂直的拉力的大小分別為______N和______N.(2)在右圖所示的方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個(gè)力及它們的合力．2.504.00放/縮01234512345(N)(N)畫力的圖示顯示解析轉(zhuǎn)原題四、真題演練4.真題演練【真題】

(2011·江蘇卷，10)某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”．彈簧測力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P，下端用細(xì)線掛一重物M.彈簧測力計(jì)B的一端用細(xì)線系于O點(diǎn)，手持另一端向左拉，使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置．分別讀出彈簧測力計(jì)A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點(diǎn)的位置和拉線的方向．