1、实验三 验证力的平行四边形定则热点一教材原型实验【典例1】在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在木板上的A点，两个细绳套系在橡皮条的另一端。用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，让结点到达纸面上某一位置，如图所示。请将以下的实验操作和处理补充完整：(1)用铅笔描下结点位置，记为O；(2)记录两个弹簧测力计的示数F1、F2，_；(3)只用一个弹簧测力计，_，记录测力计的示数F，沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把相应的点连成直线；(4)图乙是某同学在白纸上根据实验结果画出的图，图中的F与F两
2、力中，方向一定沿AO方向的是_；(5)某次实验时，一同学得到力F1的方向沿图丙中OP方向，力F2的方向沿图中OM方向，两个分力的大小分别为F1=2.0 N、F2=2.4 N，请根据图中标示的单位长度作出F1、F2的合力F；(6)根据作图可得F1、F2的合力大小为F=_ N(结果保留2位有效数字)。【解析】(2)记录两个弹簧测力计的示数F1、F2，沿细绳OB、OC的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把相应的点连成直线；(3)只用一个弹簧测力计，将细绳(套)的结点拉到O点；(4)图中的F与F两力中，F是根据平行四边形法则画出的合力的理论值，F是实际值，则方向一定沿AO方向的是F；(5)作出F1、F2的
3、合力F如图所示；(6)根据作图可得F1、F2的合力大小为F=3.8 N。答案：(2)沿细绳OB、OC的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把相应的点连成直线(3) 将细绳(套)的结点拉到O点(4) F (5) 见解析(6)3.8 【解题通法】解答此类实验要掌握以下四个要素热点二创新型实验 器材创新【典例2】如图所示，某实验小组的同学利用DIS实验装置研究支架上力的分解。A、B为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负。A连接质量不计的细绳，可沿固定的板做圆弧形移动。B固定不动，通过光滑铰链连接长0.3 m的杆。将细绳连接在杆右端O点构成支架。保持杆在水平方向，按如
4、下步骤操作：测量绳子与水平杆的夹角AOB=对两个传感器进行调零用另一根绳在O点悬挂一个钩码，记录两传感器的读数取下钩码，移动传感器A改变角重复上述实验步骤，得到表格。F1/N1.0010.5801.002F2/N-0.868-0.2910.8653060150(1)根据表格数据，A传感器对应的是力_(选填“F1”或“F2”)，钩码质量为_kg(保留一位有效数字)。(2)本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是()A.因为事先忘记调零B.何时调零对实验结果没有影响C.为了消除横杆自身重力对结果的影响D.可以完全消除实验的误差 创新点分析(1)力的测量由传感器完成。(2)由重物的拉力的平
5、衡力确定合力。【解析】(1)A传感器中的力均为正值，故A传感器对应的是表中力F1，平衡时，mg=F1sin，当=30时，F1=1.001 N，可求得m0.05 kg。(2)在挂钩码之前，对传感器进行调零，目的是消除横杆自身重力对结果的影响，故C正确。答案：(1)F10.05(2)C 原理创新【典例3】(2019长沙模拟)小华在家中找到两根一样的轻弹簧P和Q、装有水总质量m=1 kg的矿泉水瓶、刻度尺、量角器和细绳等器材，设计如下实验验证力的平行四边形定则。取重力加速度g=10 m/s2，其操作如下：a.如图甲所示，将弹簧P上端固定，让其自然下垂，将矿泉水瓶通过细绳连接在弹簧P下端，待矿泉水瓶静
6、止后用刻度尺测出此时弹簧P的长度L1；b.如图乙所示，在细绳和弹簧Q的挂钩上涂抹少许润滑油，将细绳搭在挂钩上，缓慢的拉起弹簧Q，使弹簧P偏离竖直方向夹角为60，测出弹簧Q的长度为L2及其轴线与竖直方向夹角为。(1)由图可得L1=_ cm；(2)则当L2=_ cm，=_时，就验证了力的平行四边形定则。 创新点分析属于【实验原理】的创新，利用了物体平衡条件处理问题。【解析】(1)由图知：刻度尺上1 cm之间有10个小格，所以一个小格代表1 mm，即刻度尺的分度值为1 mm，根据甲图可知，物体的长度为L1=17.50 cm。(2)若要验证力的平行四边形定则，则两个弹簧拉力的合力与重力等大反向，根据几何关系可知，若两根弹簧的拉力相等，即弹簧的长度相等，与竖直方向的夹角也相等，此时F1=F2=mg，即可验证了力的平行四边形定则；因此L2=17.50 cm，=60。答案：(1)17.50(2)17.5060 【创新角度】