1、第5讲 实验：验证力的平行 四边形定则 梳理基础强化训练 基础知识清单一、实验目标1会作出力的图示2从等效观点理解力的合成；验证互成角度的两个力的平行四边形定则二、实验原理本实验的研究对象为绳与橡皮条的结点，当用一个力 F，与同时用两个共点力 F1、F2拉结点，使结点均至 O 点，说明 F的作用效果，可用 F1和 F2的合作用效果代替，即 F应为 F1和 F2的合力根据平行四边形定则作出力 F1和 F2 的合力 F 的图示，比较 F 和 F的大小和方向是否都相同，若相同，则说明互成角度的两个力合成时遵循平行四边形定则三、实验器材方木板，白纸，弹簧测力计(两只)，橡皮条，细绳套(两个)，三角板，
2、刻度尺，图钉(几个)四、实验步骤1用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上2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3用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置 O，如图所示，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4用铅笔和刻度尺从结点 O 沿两条细绳方向画直线，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5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
3、计的读数和细绳套的方向用刻度尺从 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6比较一下，力 F与平行四边形定则求出的合力 F 在大小和方向上是否相同7改变两弹簧测力计拉力 F1 和 F2的大小和夹角，再重做两次实验五、实验操作技巧1在同一次实验中，使橡皮条拉长时，结点 O 位置一定要相同2用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大也不宜太小，在 60100之间为宜3保证合力和分力共面读数时应注意使弹簧测力计与木板平行，并使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条直线上，避免弹簧测力计的外壳和弹簧测力计的限位孔之间有摩擦读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度，在合力不超过量
4、程及橡皮条弹性限度的前提下，拉力的数值尽量大些4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，应在细绳套上相距较远的地方选取两个点，去掉细绳套后，连接两点，即可确定力的方向5调零后的弹簧测力计以两只互钩对拉，读数相同为选取准则6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、实验误差的来源与分析本实验误差除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差因此，读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录；作图时两个分力 F1、F2 的对边一定要平行，两个分力间夹角 越大，用平行四边形作图得出合力 F 的误差 F 就越大，所以，实
5、验中不要把 取得太大本实验允许的误差范围是：力的大小 F5%F，F与 F 的夹角 7.对于 F0、0和 F5%F、7的情况要分析原因 基础随堂训练1(2015山东)某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则实验步骤：将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向 如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置记为 O1、O2，记录弹簧秤的示数 F，测量并记录 O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度 l)每次将弹簧秤示数改变 0.50 N，测出所对应的 l，部分数据如下表所示：F(N)00.501.001.502.0
6、02.50l(cm)l010.9712.0213.0013.9815.05 找出中 F2.50 N 时橡皮筋两端的位置，重新记为 O、O，橡皮筋的拉力记为 FOO.在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到 O 点，将两笔尖的位置标记为 A、B，橡皮筋 OA 段的拉力记为 FOA，OB 段的拉力记为 FOB.完成下列作图和填空：(1)利用表中数据在给出的坐标纸上画出 Fl 图线，根据图线求得 l0_ cm.(2)测得 OA6.00 cm，OB7.60 cm，则 FOA 的大小为_N.(3)根据给出的标度，在图中作出 FOA和
7、 FOB 的合力 F的图示(4)通过比较 F与_的大小和方向，即可得出实验结论解析(1)作出 Fl 图像，求得直线的截距即为 l0，可得 l010.00 cm；(2)可计算橡皮筋的劲度系数为 k Fx 10.02 N/m50 N/m；若 OA6.00 cm，OB7.60 cm，则橡皮筋的拉力 Fkl50(6.007.6010.0)102 N1.80 N；则此时 FOAF1.80 N；(3)如图；(4)通过比较 F和 FOO的大小和方向，可得出实验结论 答案(1)10.00(2)1.80(3)见解析(4)FOO设置目的 验证力的平行四边形定则2(2015安徽)在“验证力的平行四边形定则”实验中，
8、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板上一点，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，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过程补充完整：用铅笔描下结点位置，记为 O；记录两个弹簧测力计的示数 F1和 F2，沿每条细绳(套)的方向用铅笔分别描出几个点，用刻度尺把相应的点连成线；只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置 O，记录测力计的示数 F3，_；按照力的图示要求，作出拉力 F1、F2、F3；根据力的平行四边形定则作出 F1和 F2的合力 F；比较_的一致程度，若有较大差异，对
9、其原因进行分析，并作出相应的改进后再次进行实验答案 沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把这些点连成直线；F 和 F3.设置目的 考查了验证力的平行四边形实验3(2014江苏)小明通过实验验证力的平行四边形定则实验记录纸如图所示，O 点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用时，拉力 F1 和 F2的方向分别过 P1和 P2 点；一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力 F3的方向过 P3 点三个力的大小分别为：F13.30 N、F23.85 N 和 F34.25 N请根据图中给出的标度作图求出 F1和 F2的合力解析 根据平行四边形定则求 F2 与 F1的合力，作图如图所示，根据
10、图中给出的标度得出 F1和 F2的合力大小是 4.70 N.答案 如解析图所示，合力大小是 4.70 N4在探究求合力的方法时，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(1)实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法是正确的_(填选项字母)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将橡皮条和绳的结点拉到相同位置(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_(填选项字母)A两细绳必须等长B弹簧秤、细
11、绳、橡皮条都应与木板平行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解析(1)本实验的目的是为了验证力的平行四边形定则，即研究合力与分力的关系，根据合力与分力是等效的，本实验橡皮条两次沿相同方向拉伸的长度要相同，故 A 项错误，B 项正确；在白纸上标下第一次橡皮条和绳的结点的位置，第二次将橡皮条和绳的结点拉到相同位置，表明两次效果相同，即两个拉力和一个拉力等效，而弹簧秤不必拉到相同刻度，故 C 项错误，D 项正确(2)本实验要求共点力同时共面，为了减小实验误差，弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行，否则，作出的是拉力在纸面上的分力，误差较
12、大，两细绳长度不需要相同，A 项错误，B 项正确；用两弹簧秤同时拉细绳时弹簧读数没有要求，只要使得两次橡皮条拉伸到一点即可，C 项错误；弹簧秤标记同一细绳方向的两点要远些，作图时产生的角度误差会减小，D 项正确 答案(1)BD(2)BD5(原创题)如图所示，是两位同学在研究“验证力的平行四边形定则”时所得到的实验结果，若 F的作用效果与 F1、F2共同作用效果相同，则尊重实验事实的结果为()解析 若 F的作用效果与 F1、F2共同作用效果相同，说明F为实验值，F 为理论值，故 F一定沿橡皮条方向，选项 B、D 错误；实验是有误差的，选项 C 属于假实验数据，凑的数据，选项 A 更尊重实验事实的结果，可见选项 A 正确，选项 C 错误 答案 A学法指导 实验必有误差，A 图中 F 与 F误差较大的原因可能是，F1的方向比真实值方向偏左，F2的大小比真实值偏小且方向比真实值方向偏左，作图时两虚线不分别与 F1 线和F2线平行我们要尽量规范操作减小误差误差是不可避免的，千万不要硬凑数据而使实验达到“十全十美”，毫无误差，要尊重客观事实，养成科学的学习与研究态度