1、实验2：验证力的平行四边形定则一、实验目的1.验证力的平行四边形定则。2.掌握弹簧秤的构造、调节方法和使用方法。二、实验原理如果两个互成角度的共点力F1、F2作用于橡皮筋的结点上，与只用一个力F作用于橡皮筋的结点上，所产生的效果相同(橡皮条在相同方向上伸长相同的长度)，那么，F就是F1和F2的合力。根据平行四边形定则作出两共点力F1和F2的合力F的图示，应与F等大同向。三、实验器材方木板一块、白纸、弹簧秤(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(几个)。四、实验步骤1.用图钉把白纸钉在方木板上。2.把方木板平放在桌面上，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
2、。(固定点A在纸面外)3.用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O。(如图2-4-1所示，位置O须处于纸面以内)4.用铅笔描下O的位置和两细绳套的方向，并记录弹簧秤的读数。5.从力的作用点(位置O)沿着两细绳套的方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧秤的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则作出合力F的图示。6.只用一只弹簧秤通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧秤的读数和细绳的方向。用刻度尺从O点按同样标度沿记录的方向作出这只弹簧秤的拉力F的图示。7.比较力F的图示与合力F的图示，看两者是否等长、同向。8.改变两个力F1和F2的大小和夹角
3、，再重复实验两次。图2-4-1五、注意事项1.不要直接以橡皮条端点为结点，可拴一短细绳再连两细绳套，以三绳交点为结点，使结点小些，便于准确地记录结点O的位置。2.不要用老化的橡皮条，检查方法是用一个弹簧秤拉橡皮条，要反复做几次使橡皮条拉伸到相同的长度看弹簧秤读数有无变化。3.弹簧秤在使用前应水平放置，然后检查、校正零点。将两弹簧秤互相勾着水平拉伸，选择两只读数完全一致的弹簧秤使用。4.在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点O的位置一定要相同。5.用两只弹簧秤钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大，也不宜太小，以60100之间为宜。6.读数时应注意使弹簧秤与木板平行，并使细绳套与弹簧秤的轴线在
4、同一条直线上，避免弹簧秤的外壳与弹簧秤的限位孔之间有摩擦。读数时眼睛要正视弹簧秤的刻度，在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度范围内的前提下，拉力的数值应尽量大些。7.细绳套应适当长一些，便于确定力的方向，不要直接沿细绳套的方向画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个点，取掉细绳套后，再将所标点与O点连直线确定力的方向。8.在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些。六、误差分析本实验的误差主要来自以下五个方面：1.用描点法记录的拉力方向不够准确；2.所作平行四边形的对边不严格平行；3.拉橡皮条时，没有做到橡皮条及两细绳套平行于木板，使在纸上所描下的拉力方向
5、并不是拉力的真实方向；4.没有校准弹簧秤的零点，两只弹簧秤的刻度不准确；5.弹簧的拉杆与限位孔有摩擦，使弹簧秤读数并不能真实地表示细绳中拉力的大小。特别提醒：弹簧秤的选取方法是：将两只弹簧秤调零后，互勾水平对拉，若两只弹簧秤在对拉的过程中，读数相同，则可选用，若读数不同，应另换，直到相同为止。弹簧秤不能在超出它的测量范围的情况下使用。使用前要检查指针是否指在零刻度线，否则应校正零位。读数时应正对、平视刻度。热点一 实验方法、步骤的考查 【例1】某同学做“验证力的平行四边形定则”实验时，主要步骤是：A.在桌面上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上。B.用图钉把橡皮条的一端
6、固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套。C.用两个弹簧测力计分别勾住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O。记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数。D.按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F。E.只用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F的图示。F.比较F和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。上述步骤中(1)有重要遗漏的步骤的序号是_和_；(2)遗漏的内容分别是_和_。【解析】据验证力的平行四边形定则的操作规程
7、可知，有重要遗漏的步骤的序号是C、E。在C中未记下两条细绳的方向。E中未说明是否把橡皮条的结点拉到了同一位置O。记下两条绳的方向把橡皮条的结点拉到同一位置O CE在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳(如图2-4-2所示)。实验中需用两个弹簧秤分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮条。某同学认为在此过程中必须注意以下几项：A.两根细绳必须等长B.橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上C.在使用弹簧秤时，要注意使弹簧秤与木板平行其中正确的是_。(填入相应的字母)1图2-4-2C【例2】在做“验证力的平行四边形定则”实验时(1)除已有的器材(方木板、白
8、纸、弹簧秤、细绳套、刻度尺、图钉和铅笔)外,还必须有_和_。(2)要使每次合力与分力产生相同的效果，必须()A.每次将橡皮条拉到同样的位置B.每次把橡皮条拉直C.每次准确读出弹簧秤的示数D.每次记准细绳的方向(3)在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学的实验结果如图2-4-3所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳结点的位置。图中_是力F1与F2的合力的理论值；_是力F1与F2的合力的实验值。通过把_和_进行比较，验证平行四边形定则。【解析】(1)根据实验器材的要求可知，还必须有橡皮条和三角板(用来作平行四边形)。(2)根据实验原理知正确答案为A。(3)在本实验中，按照平行四边形
9、定则作出的合力为F1和F2的合力的理论值，而用一个弹簧秤拉时测出的力为F1和F2的合力的实验值。图2-4-3橡皮条三角板AFFFF热点二 实验原理、误差的分析 2在做“验证力的平行四边形定则”实验中，若由于F1的误差使F1与F2的合力F方向略向左偏，如图2-4-4所示，但F大于等于F。引起这一结果的原因可能是F1的大小比真实值偏_，F1的方向使它与F2的夹角比真实值偏_。图2-4-4大大【例3】将橡皮条的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5N、最小刻度为0.1N的弹簧测力计，当橡皮条的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图2-4-5所示，这时弹簧测力计的读数可从图
10、中读出。(1)由图中可读得两个相互垂直拉力的大小分别是_N和_N。(只需读到0.1N)(2)在本题的方格纸上按作图法的要求，画出这两个力及它们的合力。【名师支招】注意弹簧测力计的最小刻度和量程，按题目要求或有效数字规则进行读数，才能得到正确的测量结果；认真作图是得到正确结果的保证，应恰当选取合适的标度。图2-4-5图2-4-6【解析】读弹簧秤示数时，应注意首先找零刻度，尤其是竖直放置的那个弹簧秤，它的弹簧是倒置的，它的读数是2.5N(而不是3.5 N)，水平放置的弹簧秤读数是4.0N，用方格纸上八个方格长表示。2.54.0热点三 实验数据的处理 如图2-4-7所示，在“验证力的平行四边形定则”的实验中，用两个弹簧测力计把橡皮条拉到一定长度并记下结点O后，再改用一个弹簧测力计拉时，也要把橡皮条拉到同一结点O的原因是：_。在坐标图中已画出两弹簧测力计拉力的图示，已知方格每边长度表示1.0 N，试用作图法画出合力F的图示，并由此得出合力F的大小为_N(保留两位有效数字)。3图2-4-7使两个力的作用效果和一个力的作用效果相同或使效果相同7.0