1、高考资源网（） 您身边的高考专家实验三验证力的平行四边形定则实验目的1验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则2学会用作图法处理实验数据和得出实验结论实验原理等效思想：使一个力F的作用效果和两个力F1和F2的作用效果相同，就是使同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点O，即伸长量相同，所以F为F1和F2的合力，作出力F的图示，再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、F在实验误差允许的范围内是否大小相等、方向相同实验器材方木板、白纸、弹簧测力计(两个)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(几个)、铅笔实验过程1仪器安装：(1)如实验原理图所示，用图钉把白纸钉在水平桌
2、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2测量与记录：(1)用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条与绳的终点伸长到某一位置O.记录两弹簧测力计的读数F1、F2，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳的方向(2)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F和细绳套的方向(3)改变两弹簧测力计拉力的大小和方向，再重做几次实验数据处理1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个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即
3、为合力F的图示2用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出实验步骤中只用一个弹簧测力计的拉力F的图示3比较F与F是否完全重合或几乎完全重合，从而验证平行四边形定则误差分析1读数误差：减小读数误差的方法弹簧测力计数据在条件允许的情况下，尽量大一些读数时眼睛一定要平视，要按有效数字的读数规则正确地读数和记录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与两力平行，两个分力F1、F2间的夹角太大或太小，用平行四边形定则作出的合力F的误差F就越大，所以实验中不要把F1、F2间的夹角取得太大或太小命题点1教材原型实验 某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉
4、，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳图乙是在白纸上根据实验结果画出的图(1)如果没有操作失误，图乙中的F与F两力中，方向一定沿AO方向的是_(2)本实验采用的科学方法是_A理想实验法 B等效替代法C控制变量法 D建立物理模型法(3)实验时，主要的步骤是A在桌上放一块方木块，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钩住绳套，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个弹簧测力计的
5、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：有重要遗漏的步骤的标号是_和_；遗漏的内容分别是_和_【解析】(1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿AO方向；而根据平行四边形定则作出的合力，由于误差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿AO方向的是F.(2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们的作用效果可以等效替代，故本实验采用等效替代法，B正确(3)根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作步骤可知
6、，有重要遗漏的步骤的标号是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同一位置O.【答案】(1)F(2)B(3)CEC中应加上“记下两条细绳的方向”E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”高分技法实验操作注意事项(1)不要直接以橡皮条的端点为结点，可拴一短细绳连接两个细绳套，以三绳交点为结点，且应使结点小些，以便准确地记录结点O的位置(2)使用弹簧测力计前，应先校零，使用时不能超过量程，拉弹簧测力计时，应使弹簧测力计与木板平行被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致，拉动时弹簧不可与外壳相碰或摩擦(3)在同一次实验中，橡皮条伸长时的结点位置要相同(4)两个拉力F1和F2
7、的夹角不宜过小，作力的图示时，标度要一致(5)读数时应正对、平视刻度1某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图甲所示将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出测力计的示数如图乙所示，F的大小为4.0 N.(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点此时观察到两个拉力分别沿图甲中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出
8、两个拉力的大小分别为F14.2 N和F25.6 N.用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O为作用点，在图甲中画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合；答案：见解析F合的大小为4.0 N，F合与拉力F的夹角的正切值为0.05.若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则解析：(1)由图乙可知，F的大小为4.0 N.(2)画出力F1、F2的图示，如图所示用刻度尺量出F合的线段长为20.0 mm，所以F合大小为1 N4.0 N，F合与拉力F的夹角的正切值为tan0.05.命题点2实验拓展创新题型1实验情境创新 某课外兴趣小组用
9、如图甲所示的装置进行“验证力的平行四边形定则”实验，实验中使用的每个砝码质量均相同先用两组砝码(一组4个砝码，一组3个砝码)拉弹簧使之伸长至某个位置O，并记录；然后再用一根细线牵引一组砝码拉弹簧(1)本实验采用的物理方法是_法，完成该实验最关键的步骤是_(2)某同学在坐标纸上画出了如图乙所示的两个已知力F1和F2，图中小正方形的边长表示3 N，则两力的合力F_N，F1与F的夹角为_.(3)当再用一根细线牵引一组砝码拉弹簧时，所需的砝码一定不会超过_个【解析】(1)合力与分力是等效替代的关系，所以本实验采用的物理方法是等效替代法；完成该实验最关键的步骤是第二次也要把弹簧拉到O处(2)根据力的平行
10、四边形定则，作出两个力的合力如图所示，从图中可以知道，合力F18 N，根据几何关系知F1与F的夹角为45.(3)由题图甲可知，若两组砝码沿同一方向拉弹簧时合力最大，即7个砝码的重力，所以当再用一根细线牵引一组砝码拉弹簧时，无论之前两组砝码如何放置，这时所需的砝码一定不会超过7个【答案】(1)等效替代第二次也要把弹簧拉到O处(2)1845(3)7题型2实验原理创新 某同学尝试用橡皮筋等器材验证力的平行四边形定则，他找到两条相同的橡皮筋(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，设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端与细绳连接，结点为O，细绳下挂一重物，两橡皮筋的另一端也
11、都连有细绳实验时，先将两条橡皮筋的一端的细绳固定在墙上的钉子A上，一条橡皮筋任其下垂，如图甲所示；再将另一条橡皮筋的另一端的细绳固定在墙上的钉子B上，如图乙所示(1)为完成实验，下述操作中必需的是_A两橡皮筋的另一端连接的细绳a、b长度要相同B要测量橡皮筋的原长C要测量图甲和图乙中橡皮筋的长度D要记录图甲中结点O的位置及过结点O的竖直方向E要记录图乙中结点O的位置及过结点O的竖直方向(2)对该实验“两条相同的橡皮筋”的要求的理解正确的是_A橡皮筋的材料和原长相同即可B橡皮筋的材料和粗细相同即可C橡皮筋的材料、原长和粗细均要相同【解析】(1)首先应明白该实验的实验原理，即用橡皮筋的伸长量来表示弹
12、力的大小，所以实验中一定要测橡皮筋的长度，而没必要关心细绳a、b的长度，选项B和C中的操作是需要的，为了确保力的合成的等效性，需要记录题图乙中结点O的位置及过结点O的竖直方向，选项E中的操作是必需的(2)为了能用橡皮筋的伸长量表示弹力大小，满足Fkx，应让k值相同，即橡皮筋的材料、粗细、原长均要相同，选项C正确【答案】(1)BCE(2)C2一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品，在家中验证力的平行四边形定则(1)如图(a)，在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶，记下水壶静止时电子秤的示数F.(2)如图(b)，将三根细线L1、L2、L3的一端打结，另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和
13、水壶杯带上水平拉开细线L1，在白纸上记下结点O的位置、三根细线的方向和电子秤的示数F1.(3)如图(c)，将另一颗墙钉B钉在与O同一水平位置上，并将L1拴在其上手握电子秤沿着(2)中L2的方向拉开细线L2，使结点O的位置和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数F2.(4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示，根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F的图示，若F和F在误差范围内重合，则平行四边形定则得到验证解析：(1)要测量装满水的水壶的重力，则应记下水壶静止时电子秤的示数F.(2)要画出平行四边形，则需要记录分力的大小和方向，所以在白纸上记下结点O的位置的同时，也要记录三根细线的方向以及电子秤的示数F1.(3)已经记录了一个分力的大小，还要记录另一个分力的大小，则结点O的位置不能变化，力的方向也都不能变化，所以应使结点O的位置和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数F2.(4)根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F的图示，若F和F在误差范围内重合，则平行四边形定则得到验证- 10 - 版权所有高考资源网
