1、實驗三驗證力的平行四邊形定則實驗知識自主回顧shi yan zhi shi zi zhu hui gu一、實驗目的驗證力的合成的平行四邊形定則；理解等效替代思維方法在物理學中的應用。二、實驗原理一個力f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皮筋伸長到同一點，所以力f就是這兩個力f1和f2的合力。作出力f1、f2和f的圖示，再根據平行四邊形定則作出力f1和f2的合力f的圖示，如圖所示。比較f和f的大小和方向，若在實驗誤差允許范圍內相等，則可驗證平行四邊形定則。三、實驗器材方木板一塊，彈簧秤兩個，白紙，橡皮條一段，細繩套兩個，圖釘(若干)，三角板，刻度尺，鉛筆。四、實驗步驟

2、(1)用圖釘把一張白紙釘在水平桌面上的木板上。(2)用兩個彈簧測力計分別鉤拉兩個細繩套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸長，結點到達某一位置o。(3)用鉛筆描下結點o的位置和兩條細繩的方向，并記錄彈簧測力計的讀數，利用刻度尺和三角板根據平行四邊形定則求出合力f。(4)只用一個彈簧測力計，通過細繩套把橡皮筋的結點拉到與前面相同的位置o，記下彈簧測力計的讀數f和細繩的方向。(5)比較f與用平行四邊形定則求得的合力f，判斷在實驗誤差允許的范圍內是否相等。五、誤差分析除彈簧測力計本身的誤差外，實驗誤差主要來源于讀數誤差和作圖誤差兩個方面。(1)減小讀數誤差的方法：彈簧測力計數據在允許的情況下，盡量大一些

3、。(2)減小作圖誤差的方法：作圖時兩力的對邊一定要平行，兩個分力f1、f2間的夾角越大，用平行四邊形作出的合力f的誤差f就越大，所以實驗中不要把f1、f2間的夾角取得太大。六、注意事項(1)正確使用彈簧測力計：本實驗需要選用規格相同的兩只彈簧測力計；使用時讀數盡量大，但不能超出量程；被測力的方向與軸線方向要一致；讀數時應正對、平視刻度。(2)位置不變：在同一次實驗中，橡皮筋拉長后，結點o的位置必須保持不變。核心考點重點突破he xin kao dian zhong dian tu po考點一教材原型實驗例1(2021四川雅安中學開學考)兩個實驗小組做了如下兩個實驗，請回答下列問題：.一個實驗小

4、組利用圖甲實驗裝置進行“探究求合力的方法”實驗。(1)下列說法中正確的是ac。a在測量同一組數據f1、f2和合力f的過程中，橡皮條結點o的位置不能變化b彈簧測力計拉細線時，拉力方向必須豎直向下cf1、f2和合力f的大小都不能超過彈簧測力計的量程d為減小測量誤差，f1、f2間夾角應為90(2)彈簧測力計的指針如圖乙所示，由圖可知拉力的大小為4.00 n。(3)本實驗采用的科學方法是c。a理想實驗法b控制變量法c等效替代法d建立物理模型法.另一個實驗小組在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中，某同學的實驗情況如圖丙所示，其中a為固定橡皮條的圖釘，o為橡皮條與細繩的結點，ob和oc為細繩。(1)本實驗

5、中，采取下列哪些方法和步驟可以減小實驗誤差bd。a兩個分力f1、f2間的夾角盡量小些b兩個分力f1、f2的大小要適當大些c拉橡皮條的細繩要稍短一些d實驗中，彈簧測力計必須與木板平行，讀數時視線要正對彈簧測力計刻度(2)本實驗采用的是等效替代法，但若將細繩也換成橡皮條，則實驗結果是否會發生變化？答：不變化(填“變化”或“不變化”)。(3)為了完成實驗，在用兩個完全相同的彈簧測力計成一定角度拉橡皮條時，必須記錄的有acd。a兩細繩的方向 b橡皮條的原長c兩彈簧測力計的示數 d結點o的位置(4)若保持結點o的位置及ob繩方向不變，而將oc順時針緩慢轉動一小角度，其他操作均正確，則bc。a彈簧測力計甲

6、的示數不變b彈簧測力計甲的示數一直減小c彈簧測力計乙的示數可能增大d彈簧測力計乙的示數一定先減小后增大解析本題考查平行四邊形定則的實驗原理和誤差分析。.(1)要保證兩個彈簧測力計的拉力與一個彈簧測力計的拉力效果相同，橡皮條要沿相同方向且伸長量相同，則o點的位置應固定，故a正確；本實驗是在水平面作力的圖示，為了減小誤差彈簧測力計必須保持與木板平行，橡皮條及掛鉤碼的細繩必須在同一平面內，彈簧測力計拉細線時，拉力方向不一定要豎直向下，故b錯誤；在測量的過程中f1、f2和合力f的大小都不能超過彈簧測力計的量程，否則誤差比較大，故c正確；本實驗只要使兩次效果相同就行，兩個彈簧測力計拉力的方向沒有限制，并

7、非一定要夾角為90不變，故d錯誤。(2)由圖乙彈簧測力計的指針指示可知，拉力f的大小為4.00 n。(3)本實驗中，合力產生的效果與兩個分力產生的效果是相同的，所以采用的科學方法是等效替代法，所以選項c正確。.(1)根據平行四邊形定則可知兩個分力的夾角太小將會導致合力過大，使用一個彈簧測力計拉橡皮條時，拉力可能會超過彈簧測力計的量程，故夾角不能太小或太大，適當即可，故a錯誤；為了減小讀數誤差，應讓兩力適當大些，故b正確；為了準確記下拉力的方向，采用兩點描線時兩點距離應盡量大一些，故細繩應長些，故c錯誤；作圖時是在白紙中作圖，作出的是水平力的圖示，為了減小因摩擦造成的誤差，故應使各力盡量與木板面

8、平行，以及讀彈簧測力計示數時，視線要正對刻度，故d正確。(2)由于o點的作用效果相同，拉力與繩子的性質無關，故將細繩換成橡皮條，不會影響實驗結果。(3)該實驗的實驗目的是驗證力的平行四邊形定則，要根據兩個彈簧測力計拉橡皮條時兩個拉力的大小和方向作出平行四邊形求出其合力大小，然后與一個彈簧測力計拉橡皮條時的拉力大小進行比較，最后得出結論，故需要記錄的是兩彈力的大小和方向以及結點的位置，故a、c、d正確，b錯誤。(4)對結點o受力分析，受到兩條細繩的拉力和橡皮條的拉力，保持結點o的位置及ob繩方向不變，其中橡皮條長度不變，其拉力大小不變，即合力不變，如圖所示，則彈簧測力計甲的示數一直減小，但彈簧測

9、力計乙的示數可能增大，也有可能減小，要根據夾角的大小進行判斷，故a、d錯誤，b、c正確。變式訓練1(2021重慶八中月考)如圖所示，圖甲是“驗證力的平行四邊形定則”的實驗設計圖，其中a為固定橡皮條的圖釘，o為橡皮條與細繩的結點，0b和oc為細繩。圖乙是某實驗小組在白紙上根據實驗結果畫出的圖。(1)本實驗采用的科學方法是c。a理想實驗法b控制變量法c等效替代法d建立物理模型法(2)實驗中，小張同學在坐標紙上畫出了如圖丙所示的兩個已知力f1和f2，圖中小正方形的邊長表示2 n，f為根據平行四邊形定則作出的合力(圖中未畫出)。f1、f2與f的夾角分別為1和2，下列說法正確的是b。af14 nbf12

10、 nc135d12，b正確。(3)同一次實驗中，o點的位置不能改變，但重復進行實驗時，o點的位置可以變動?？键c二實驗拓展創新實驗拓展創新的兩種方法以本實驗為背景，以實驗中操作的注意事項、誤差來源設置條件，或通過改變實驗條件、實驗儀器設置題目。1對實驗原理的理解、實驗方法的遷移2實驗器材的改進(1)橡皮筋彈簧測力計(2)鉤碼彈簧測力計例2(2021廣東清遠期末)為了驗證力的平行四邊形定則，小明在家中找到一根長為0.5 m的橡皮筋(彈力與伸長量成正比)、裝有水的總質量m0.5 kg的礦泉水瓶、刻度尺、量角器和細繩等器材，其操作如下：將橡皮筋從中間位置截斷得到兩根長為0.25 m的橡皮筋；如圖甲所示

11、，將一根橡皮筋上端固定，讓其自然下垂，將礦泉水瓶通過細繩連接在橡皮筋的下端，待礦泉水瓶靜止后用刻度尺測出此時橡皮筋的長度l1；如圖乙所示，將兩根橡皮筋上端固定，下端用細繩拴接并懸掛礦泉水瓶，待礦泉水瓶靜止后用量角器測得兩橡皮筋之間的夾角恰為90，測出其中一根橡皮筋的長度為29.00 cm，另一根橡皮筋的長度為l2。(1)由圖可得l130.00；(2)l228.00 cm，就驗證了該情況下，力的合成遵循平行四邊形定則。解析(1)由題圖甲可以讀出l130.00 cm。(2)根據胡克定律，橡皮筋的彈力與伸長量成正比，兩個橡皮筋的伸長量分別為4.00 cm和3.00 cm，夾角為90時，兩個力的合力與

12、一根橡皮筋伸長5.00 cm時相同，即可驗證該情況下，力的合成遵循平行四邊形定則，故l228.00 cm。變式訓練2(2020湖南長沙雅禮中學月考)用如圖所示的器材和方法可以驗證“力的平行四邊形定則”。在圓形桌子透明桌面上平鋪一張白紙，在桌子邊緣安裝三個光滑的滑輪，其中，滑輪p1固定在桌子邊，滑輪p2、p3可繞桌邊移動。第一次實驗時，步驟如下：a在三根輕繩下掛上一定數量的鉤碼，并使結點o靜止；b在白紙上描下o點的位置和三根輕繩的方向，以o點為起點，作出三個拉力的圖示；c以繞過p2、p3的輕繩上的兩個力為鄰邊作平行四邊形，作出以o點為起點的平行四邊形的對角線，量出對角線的長度；d檢驗對角線的長度

13、和繞過p1的輕繩拉力的圖示的長度是否一樣，方向是否在一條直線上。(1)這次實驗中，若一根輕繩掛的鉤碼質量為m，另一根輕繩掛的鉤碼質量為2m，則第三根輕繩掛的鉤碼質量一定大于m且小于3m。(2)第二次實驗時，改變滑輪p2、p3的位置和相應繩上鉤碼的數量，使結點平衡，繩的結點不必(填“必”或“不必”)與第一次實驗中白紙上描下的o點重合。實驗中，若桌面不水平，不會(填“會”或“不會”)影響實驗結論。解析本題考查利用圓桌和鉤碼驗證平行四邊形定則。(1)若一根輕繩掛的鉤碼質量為m，另一根輕繩掛的鉤碼質量為2m，則兩輕繩的拉力分別為mg、2mg，兩輕繩拉力的合力f的范圍是|2mgmg|fmg2mg，即mg

14、f3mg，三力的合力為零，則第三根輕繩掛的鉤碼質量范圍在m3m之間，即第三根輕繩掛的鉤碼質量一定大于m且小于3m。(2)本實驗不是先用一根細繩拉，再用兩根細繩拉，使一根細繩拉的作用效果與兩根細繩拉的作用效果相同，而是三根細繩都同時拉o點，所以o點的位置可以改變，若桌面不水平，也不會影響實驗結論。2年高考1年模擬2 nian gao kao 1 nian mo ni1(2020江蘇蘇州月考)請完成“驗證力的平行四邊形定則”實驗的相關內容。(1)如圖甲所示，在鋪有白紙的水平木板上，橡皮條一端固定在a點，另一端拴兩個細繩套。(2)如圖乙所示，用兩個彈簧測力計互成角度地拉橡皮條，使繩與橡皮條的結點伸長

15、到某位置并記為o點，記下此時彈簧測力計的示數f1和f2及兩細繩的方向。(3)如圖丙所示，用一個彈簧測力計拉橡皮條，使繩與橡皮條的結點拉到o點，記下此時彈簧測力計的示數f3.00 n和細繩的方向。(4)如圖丁所示，已按一定比例作出了f1、f2和f的圖示，請用作圖法作出f1和f2的合力f。答案(5)f與f大小相等，方向略有偏差，如果此偏差僅由f1引起，則原因是f1的大小比真實值偏大(填“大”或“小”)或f1與f2的夾角比真實夾角偏大(填“大”或“小”)。解析(2)實驗時，用兩個彈簧測力計互成角度地拉橡皮條，使繩與橡皮條的結點伸長到某位置并記為o點，記下此時兩彈簧測力計的示數f1和f2及兩細繩的方向

16、。(3)彈簧測力計的分度值為0.1 n，要估讀到分度值的下一位，則彈簧測力計的示數為3.00 n。(4)由力的圖示作出f1和f2的合力如圖所示；(5)f與f大小相等，方向略有偏差，如果此偏差僅由f1引起，由圖可知，f1的大小比真實值偏大或f1與f2的夾角比真實值偏大。2(2020四川成都模擬)某物理課外興趣小組的三名同學想驗證力的平行四邊形定則，他們找到了如下物品：一根粗細均勻的長橡皮筋、木板、剪刀、白紙、鉛筆、刻度尺、三角板、三個質量相同的鉤碼、圖釘和細繩若干。他們設計了如下實驗方案：步驟1：橡皮筋一端固定，另一端系上細繩套，分別掛上一個、兩個、三個鉤碼，用刻度尺測量掛上相應的鉤碼時橡皮筋的

17、長度，看伸長量是否與所掛鉤碼數成正比，若成正比則進行下一步；步驟2：將橡皮筋剪成長度均為l的三段，將三段橡皮筋的一端系在一起設為結點 o，另一端均系上細繩套，任取兩細繩套對拉，檢查對應橡皮筋長度是否相等，若相等則進行下一步；步驟3：在木板上固定白紙，在白紙合適位置用圖釘套住一細繩套，現用手將另兩細繩套成一定角度往下拉適當的距離，記錄結點o的位置和測量三段橡皮筋的長度l1、l2、l3，如圖所示。(1)有關上述操作說法正確的有abc。a步驟1的目的是判斷橡皮筋是否符合胡克定律b步驟2的目的是判斷三段橡皮筋勁度系數是否相同c步驟3還需要記錄橡皮筋2、3的方向d步驟3還需要用彈簧測力計測量三段橡皮筋的

18、拉力大小(2)該小組的三名同學分別做此實驗，則他們在改變細繩的夾角再做實驗時不需要 (填“需要”或“不需要”)保證結點o位置不變。現測得l10.0 cm，則甲、乙、丙記錄的數據明顯存在錯誤的是乙(填“甲”或“乙”或“丙”)。甲：l1l2l315.0 cm；乙：l115.0 cm，l2120.0 cm，l312.0 cm；丙：l116.0 cm，l213.0 cm，l314.0 cm。解析本題考查利用三根橡皮筋驗證平行四邊形定則。(1)步驟1判斷橡皮筋的伸長量與所掛鉤碼是否成正比，目的是判斷橡皮筋是否符合胡克定律，a正確；步驟2將橡皮筋剪成長度相等的三段，目的是判斷三段橡皮筋的勁度系數是否相同，

19、b正確；實驗需要記錄力的大小與方向，故步驟3還需要記錄橡皮筋2、3的方向，c正確；三條橡皮筋的勁度系數和原長均相同，故只需測出三條橡皮筋的長度即可，不需要測出三段橡皮筋的拉力大小，d錯誤。(2)本實驗是通過平衡條件來驗證力的平行四邊形定則，故不需要保證結點o的位置不變；由平行四邊形定則知，合力與分力一定構成三角形，由三角形知識知，任意兩邊之和大于第三邊，故乙同學數據存在明顯錯誤。3(2020江蘇揚州中學月考)小明通過實驗驗證力的平行四邊形定則。(1)實驗記錄紙如圖甲所示，o點為橡皮筋被拉伸后伸長到的位置，兩彈簧測力計共同作用時，拉力f1和f2的方向分別過p1和p2點；一個彈簧測力計拉橡皮筋時，拉力f3的方向過p3點。三個力的大小分別為：f13.30 n、f23.85 n和f34.25 n。請根據圖中給出的標度作圖求出f1和f2的合力。甲答案4.7 n(4.64.9 n)(2)仔細分析實驗，小明懷疑實驗中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發生了變化，影響實驗結果。他用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度，發現讀數不相同，于是進一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響。實驗裝置如圖乙所示，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