1、實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)3 3驗(yàn)證力的平行四邊形定則驗(yàn)證力的平行四邊形定則-2-一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.驗(yàn)證力的平行四邊形定則。2.理解等效替代思想的應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)原理1.等效法:一個(gè)力F的作用效果和兩個(gè)力F1、F2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(diǎn),所以一個(gè)力F就是這兩個(gè)力F1和F2的合力,作出力F的圖示,如圖所示。2.平行四邊形法:根據(jù)平行四邊形定則作出力F1和F2的合力F的圖示。3.驗(yàn)證:比較F和F的大小和方向是否相同,若在誤差允許的范圍內(nèi)相同,則驗(yàn)證了力的平行四邊形定則。-3-三、實(shí)驗(yàn)器材方木板、白紙、彈簧測力計(jì)(兩只)、橡皮條、細(xì)繩套(兩個(gè))、三角板、刻度尺、圖釘(幾個(gè))。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.用

2、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方木板上的A點(diǎn),橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套。-4-3.用兩只彈簧測力計(jì)a、b分別鉤住細(xì)繩套,互成角度地拉橡皮條,使橡皮條與繩的結(jié)點(diǎn)伸長到某一位置O,如圖所示。記錄兩彈簧測力計(jì)的讀數(shù),用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及此時(shí)兩細(xì)繩的方向。4.只用一只彈簧測力計(jì)c通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O,記下彈簧測力計(jì)的讀數(shù)和細(xì)繩套的方向。5.改變兩彈簧測力計(jì)拉力的大小和方向,再重做實(shí)驗(yàn)兩次。-5-五、數(shù)據(jù)處理1.用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩方向畫直線,按選定的標(biāo)度作出a、b這兩只彈簧測力計(jì)的拉力F1和F2的圖示,并以F1和F2為鄰邊作平行

3、四邊形,過O點(diǎn)畫平行四邊形的對角線,此對角線即為合力F的圖示。2.用刻度尺從O點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作出實(shí)驗(yàn)步驟4中彈簧測力計(jì)c的拉力F的圖示。3.比較F與F是否完全重合或幾乎重合,從而驗(yàn)證平行四邊形定則。-6-六、誤差分析1.系統(tǒng)誤差:彈簧測力計(jì)本身不夠準(zhǔn)確造成的誤差,為此要選擇比較準(zhǔn)確的彈簧測力計(jì)。2.偶然誤差:彈簧測力計(jì)讀數(shù)和作圖造成偶然誤差,需要多做幾次實(shí)驗(yàn),并且使兩分力F1、F2的夾角適當(dāng)大些。3.減小誤差的辦法:(1)實(shí)驗(yàn)過程中讀數(shù)時(shí)視線要垂直彈簧測力計(jì)的刻度,要按有效數(shù)字和彈簧測力計(jì)的精度正確讀數(shù)和記錄。(2)作圖時(shí)用刻度尺借助于三角板,使表示兩力的對邊一定要平行。-7-七、

4、注意事項(xiàng)1.使用彈簧測力計(jì)前,要先觀察指針是否指在零刻度處,若指針不在零刻度處,要設(shè)法調(diào)整使其指在零刻度處;再將兩只彈簧測力計(jì)的掛鉤鉤在一起,向相反方向拉,如果兩個(gè)示數(shù)相同方可使用。2.實(shí)驗(yàn)中的兩個(gè)細(xì)繩套不要太短。3.在同一次實(shí)驗(yàn)中,橡皮條拉長時(shí)結(jié)點(diǎn)到達(dá)的位置一定要相同。4.用兩只彈簧測力計(jì)鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時(shí),夾角不宜太大也不宜太小,在60100之間為宜。5.在用力拉彈簧測力計(jì)時(shí),拉力應(yīng)沿彈簧測力計(jì)的軸線方向。彈簧測力計(jì)中彈簧軸線、橡皮條、細(xì)繩套應(yīng)該位于與紙面平行的同一平面內(nèi)。要防止彈簧測力計(jì)卡殼,防止彈簧測力計(jì)或橡皮條與紙面有摩擦。6.在同一實(shí)驗(yàn)中,畫力的圖示選定的標(biāo)度要相同,并且

5、要恰當(dāng)選定標(biāo)度,使力的圖示稍大一些。-8-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三考點(diǎn)一考點(diǎn)一 實(shí)驗(yàn)原理與操作實(shí)驗(yàn)原理與操作例1(2016湖南長沙模擬)某同學(xué)做驗(yàn)證力的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn),如圖甲所示,A為固定橡皮條的圖釘,O為橡皮條與細(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)果畫出的圖。-9-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三(1)如果沒有操作失誤,圖乙中的F與F兩力中,方向一定沿AO方向的是。(2)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是。A.理想實(shí)驗(yàn)法B.等效替代法C.控制變量法D.建立物理模型法(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),主要的步驟:A.在桌上放一塊方木板,在方木板上鋪一張白紙,用圖釘把白紙釘在方木板上;B.用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A

6、點(diǎn),在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩,細(xì)繩的另一端系著繩套;C.用兩個(gè)彈簧測力計(jì)分別鉤住繩套,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,記錄下O點(diǎn)的位置,讀出兩個(gè)彈簧測力計(jì)的示數(shù);-10-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三D.按選好的標(biāo)度,用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計(jì)的拉力F1和F2的圖示,并用平行四邊形定則求出合力F;E.只用一只彈簧測力計(jì),通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長,讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù),記下細(xì)繩的方向,按同一標(biāo)度作出這個(gè)力F的圖示;F.比較F和F的大小和方向,看它們是否相同,得出結(jié)論。上述步驟中,有重要遺漏的步驟的序號是和;遺漏的內(nèi)容分別是和。 答案解析解析關(guān)閉(1)由一個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮條

7、至O點(diǎn)的拉力一定沿AO方向;兩根彈簧測力計(jì)拉橡皮條至O點(diǎn)的拉力,根據(jù)平行四邊形定則作出兩彈簧測力計(jì)拉力的合力,由于誤差的存在,不一定沿AO方向,故一定沿AO方向的是F。(2)一個(gè)力的作用效果與兩個(gè)力的作用效果相同,它們的作用效果可以等效替代,故B正確。(3)有重要遺漏的步驟的序號是C、E。在C中未記下兩條細(xì)繩的方向,E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O。 答案解析關(guān)閉(1)F(2)B(3)CEC中應(yīng)加上“記下兩條細(xì)繩的方向”E中應(yīng)說明“把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O”-11-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三規(guī)律總結(jié)操作不忘“三”“二”“一”用兩個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮條時(shí)的“三記錄”(記錄兩彈簧測力計(jì)示數(shù)、兩

8、細(xì)繩方向和結(jié)點(diǎn)O的位置),用一個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮條時(shí)的“二記錄”(記錄彈簧測力計(jì)示數(shù)和細(xì)繩方向)及“一注意”(結(jié)點(diǎn)O的位置必須在同一位置)等。-12-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三考點(diǎn)二考點(diǎn)二 數(shù)據(jù)處理與誤差分析數(shù)據(jù)處理與誤差分析例2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:將彈簧測力計(jì)固定在貼有白紙的豎直木板上,使其軸線沿豎直方向。-13-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三如圖甲所示,將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧測力計(jì)的掛鉤上,另一端用圓珠筆尖沿豎直方向下拉,直到彈簧測力計(jì)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,記錄彈簧測力計(jì)的示數(shù)F,測量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長度l)。每次將彈簧測

9、力計(jì)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:找出中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FOO。-14-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三在掛鉤上涂抹少許潤滑油,將橡皮筋搭在掛鉤上,如圖乙所示。用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時(shí)拉橡皮筋的兩端,使掛鉤的下端達(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。-15-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三完成下列作圖和填空:(1)利用表中數(shù)據(jù)在圖丙所示的坐標(biāo)紙上畫出F-l圖線,根據(jù)圖線求得l0= cm。-16-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三(2)測得OA=6.00cm,OB=7.60cm,則FOA的大小為 N。(3)

10、根據(jù)給出的標(biāo)度,在圖丁中作出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。-17-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三解析： (1)作出F-l圖線,由F=k(l-l0)可得,直線與橫軸的截距即為l0,由圖可知,l0=10.0cm。(2)由題干表格可知,F=1.50N時(shí),l=13.00cm,則彈簧的勁度系數(shù)k= =50N/m;若OA=6.00cm,OB=7.60cm,則橡皮筋拉力FOA=kL=50(6.00+7.60-10.00)10-2N=1.80N。(3)見答案(4)由圖可知F為作圖法所得到的合力,FOO為真實(shí)合力,F與FOO不完全重合,存在一定誤差,但在誤差允許范圍內(nèi),可得

11、出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。-18-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三答案： (1)如圖甲所示;10.0(9.8、9.9、10.1均正確)。(2)1.80(1.701.90均正確)。(3)如圖乙所示。(4)FOO。-19-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三規(guī)律總結(jié)1.數(shù)據(jù)處理作圖法在探究求合力的方法實(shí)驗(yàn)中,由作圖法得到的合力F與實(shí)際測量得到的合力F不可能完全重合,只要在誤差范圍內(nèi)可以認(rèn)為合力F與合力F重合,即可驗(yàn)證平行四邊形定則,如圖所示。2.誤差分析(1)用兩個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮條時(shí),橡皮條、細(xì)繩和彈簧測力計(jì)不在同一個(gè)平面內(nèi),這樣得到的兩個(gè)彈簧測力計(jì)的水平分力的實(shí)際合力比由作圖法得到的合力要小。(2)結(jié)點(diǎn)O的位置和兩個(gè)彈簧測力計(jì)的方向畫得不

12、準(zhǔn),造成作圖的誤差。(3)作圖比例不恰當(dāng)造成作圖誤差。-20-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三考點(diǎn)三考點(diǎn)三 實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新本實(shí)驗(yàn)一般是在教材實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上,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。因此要在教材實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上注重器材變化后對分力和合力的分析判斷能力的培養(yǎng),要善于用教材中實(shí)驗(yàn)的原理、方法和技巧處理新問題。-21-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三1.實(shí)驗(yàn)器材的變化如圖 -22-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三2.分力和合力的變化(1)分力的獲得:彈簧測力計(jì)的拉力鉤碼的重力。(2)合力的獲得:彈簧測力計(jì)的拉力重物的重力鉤碼的重力。-23-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三例3有同學(xué)利用

13、如圖所示的裝置來驗(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)鉤碼的重力相等,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:-24-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三(1)改變鉤碼個(gè)數(shù),實(shí)驗(yàn)?zāi)芡瓿傻氖?填正確答案標(biāo)號)。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(2)在拆下鉤碼和繩子前,最重要的一個(gè)步驟是(填正確答案標(biāo)號)。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

14、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-25-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三(3)在作圖時(shí),你認(rèn)為下圖中(選填“甲”或“乙”)是正確的。 答案解析解析關(guān)閉(1)實(shí)驗(yàn)中的分力與合力的關(guān)系必須滿足|F1-F2|F3F1+F2,因此B、C、D選項(xiàng)是可以的。(3)實(shí)驗(yàn)中F3是豎直向下的。 答案解析關(guān)閉(1)BCD(2)A(3)甲-26-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三例4圖甲是驗(yàn)證力的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)操作如下:-27-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三(1)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,測量,并記錄為F。(2)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(如圖所示

15、),此時(shí)需記下結(jié)點(diǎn)O的位置和兩測力計(jì)的示數(shù)F1、F2以及 。(3)某同學(xué)已在圖乙紙上作出了F1、F2的圖示,請根據(jù)力的平行四邊形定則作出F1、F2的合力F。(4)改變兩細(xì)線的夾角,重復(fù)做實(shí)驗(yàn)幾次。若F的方向近似在方向上,且大小近似等于F,則平行四邊形定則得以驗(yàn)證。 答案 答案關(guān)閉-28-211.某同學(xué)在做驗(yàn)證互成角度的兩個(gè)力合成的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)時(shí),把橡皮條的一端用圖釘固定于P點(diǎn),同時(shí)用兩個(gè)彈簧測力計(jì)將橡皮條的另一端拉到位置O,這時(shí)兩彈簧測力計(jì)的示數(shù)分別為FA=3.5N、FB=4.0N,其位置記錄如圖甲所示。若橡皮條的活動端僅用一個(gè)彈簧測力計(jì)拉著,也把它拉到O點(diǎn)位置,彈簧測力計(jì)的示數(shù)為FC=

16、6.0N。-29-21(1)用5mm表示1N,在圖乙中作出力FA、FB和FC的圖示。(2)根據(jù)平行四邊形定則在圖乙中作出FA和FB的合力F,F的大小為 N。(3)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是否能驗(yàn)證平行四邊形定則?(選填“能”或“不能”)。 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-30-212.小明通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則。(1)實(shí)驗(yàn)記錄紙如圖甲所示,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(shí),拉力F1和F2的方向分別過P1和P2點(diǎn);用一個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮筋時(shí),拉力F3的方向過P3點(diǎn)。三個(gè)力的大小分別為F1=3.30N、F2=3.85N和F3=4.25N。請根據(jù)圖中給出的標(biāo)度作圖求出F1和F2的合力。(2)仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn),小明懷疑實(shí)驗(yàn)中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化,影響實(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相同長度,發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不相同,于是進(jìn)一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響。-31-21實(shí)驗(yàn)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點(diǎn),下端N掛一重物,用與白紙平行的水平力緩慢地移動N,在白紙上記錄下N的軌跡。重復(fù)上