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nullnull第4讲　实验三　验证力的平行四边形定则 实验目的 实验原理验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则． 如果使F1、F2的共同作用效果与另一个力F′的作用效果相同(橡皮条在某一方向 伸长一定的长度)，那么根据F1、F2用平行四边形定则求出的合力F，应与F′在 实验误差允许范围内大小相等、方向相同． 实验器材方木板一块、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度 尺、图钉(几个)、细芯铅笔． null实验步骤一、仪器的安装 1．用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上．并用图钉把橡皮条的一端固定在 A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套． 二、操作与 4．用两只弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条, 使橡皮条伸长到某一位置O，如图2－4－1所示，记录两 弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两细 绳套的方向． 3．只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O,记下弹簧 测力计的读数和细绳套的方向． null三、作图及 4．改变两个力F1与F2的大小和夹角，再重复实验两次． 5．用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直线，按选定的标度作出这两 只弹簧测力计的读数F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边 形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示． 6．用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出这只弹簧测力计的拉力F′的 图示． 7．比较一下，力F′与用平行四边形定则求出的合力F在误差范围内大小和方向 上是否相同． null注意事项1．位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同． 2．角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不 宜太小，也不宜太大，以60°～100°之间为宜． 3．尽量减少误差 (1)在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内的前提下，测量数据应尽量大一 些． (2)细绳套应适当长一些，便于确定力的方向．不要直接沿细绳套方向画直 线，应在细绳套两端画个投影点，去掉细绳套后，连直线确定力的方向． 4．统一标度：在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选 定标度，使力的图示稍大一些． null误差分析 本实验的误差除弹簧测力计本身的误差外，还主要来源于以下两个方面： 1．读数误差 减小读数误差的：弹簧测力计数据在允许的情况下，尽量大一些．读数 时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录． 2．作图误差 减小作图误差的方法：作图时两力的对边一定要平行，两个分力F1、F2间的 夹角越大，用平行四边形作出的合力F的误差ΔF就越大，所以实验中不要 把F1、F2间的夹角取得太大. null对实验原理误差分析及读数能力的考查 【例1】 (1)某实验小组在探究合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板 上，另一端系上带有绳套的两根细绳．实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是 通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细 绳拉橡皮条．实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法是正确的____． (填字母代号) A．将橡皮条拉伸相同长度即可 B．将橡皮条沿相同方向拉到相同长度 C．将弹簧秤都拉伸到相同刻度 D．将橡皮条和细绳的结点拉到相同位置null(2)同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是______． (填字母代号) A．弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行 B．两细绳之间的夹角越大越好 C．用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大 D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些 (3)弹簧测力计的指针如图2－4－2所示，由图可知拉力的大小为______N. 解析：(1)两次拉伸橡皮条时，应满足橡皮条被拉伸方向及长度均相同，所以选项 A、C错误、B、D正确．(2)为减小实验误差，弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板 平行，选项A正确；两细绳之间夹角适当大些，但过大也会增大实验误差，选项 B错误；两弹簧秤示数之差大小与误差无关，选项C错误；两点决定一条直线， 两点间距离适当大些可减小实验误差，选项D正确．(3)从图中可看出刻度盘的最 小刻度为0.1 N，所以弹簧秤的示数为4.00 N. ：(1)BD　(2)AD　(3)4.00 null对实验操作过程的考查 【例2】 (2009·山东卷，23)请完成以下两小题． 某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡 皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅 笔、细绳、白纸、钉子，了如下实验：将两条橡皮筋的一 端分别挂在墙上的两个钉子A、B上，另一端与第三条橡皮筋连 接，结点为O，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物， 如图2－4－3所示． (1)为完成该实验，下述操作中必需的是________． a．测量细绳的长度 b．测量橡皮筋的原长 c．测量悬挂重物后橡皮筋的长度 d．记录悬挂重物后结点O的位置 (2)钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是 ______________． null解析：运用等效思想来验证平行四边形定则，即要验证以两力为平行四边形的邻 边，作平行四边形，其对角线是否和合力相符．本小题中结点受三个力，其中两 个力的合力与第三个力等大反向，故先测出各力的大小和方向，然后作出各力的 图示，以两边为邻边做平行四边形，如果在实验误差范围内平行四边形的对角线 与第三个力等大反向，即可验证．为测量各力的大小故需要记录橡皮筋原长、悬 挂重物后的长度以及记录悬挂重物后O点位置．故应选bcd.可以通过改变小重物 改变各力的大小． 答案：(1)bcd　(2)更换不同的小重物 null【例3】有同学利用如图2－4－4所示的装置来验证力的平行四边形定则：在竖直木 板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的 重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2和 F3，回答下列问题： (1)改变钩码个数，实验能完成的是 (　　) A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4 B．钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4 C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4 D．钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5 (2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是 (　　) A．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向 B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度 C．用量角器量出三段绳子之间的夹角 D．用天平测出钩码的质量 null(3)在作图时，你认为图2－4－5中________是正确的．(填“甲”或“乙”) 解析：(1)实验中的分力与合力的关系必须满足：|F1－F2|