1、第二章一、实验目的(1)会使用弹簧测力计。(2)验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则。二、实验原理(1)等效法：一个力F的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点，所以一个力F就是这两个力F1和F2的合力，作出力F的图示，图实31如图实31所示。(2)平行四边形法：根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示。(3)验证：比较F和F的大小和方向是否相同，若在误差允许的范围内相同，则验证了力的平行四边形定则。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，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
2、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，如图实32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的方向。(4)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。(5)改变两弹簧测力计拉力的大小和方向，再重做两次实验。图实32五、数据处理(1)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拉力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
3、对角线，此对角线即为合力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(4)中弹簧测力计的拉力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。六、注意事项(1)同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：将两只弹簧测力计调零后互钩对拉，若两只弹簧测力计在对拉过程中，读数相同，则可选；若读数不同，应另换，直至相同为止。(2)在同一次实验中，使橡皮条拉长时，结点O位置一定要相同。(3)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。(4)实验时弹簧测力计应与木板平行，读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度，在合力不
4、超过量程及橡皮条弹性限度的前提下，拉力的数值尽量大些。(5)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，去掉细绳套后，再将所标点与O点连接，即可确定力的方向。(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。七、误差分析(1)弹簧测力计本身的误差。(2)读数误差和作图误差。(3)两分力F1、F2间的夹角越大，用平行四边形定则作图得出的合力F的误差F也越大。八、实验改进本实验用一个弹簧测力计也可以完成实验，具体操作如下：(1)把两条细绳中的一条细绳与弹簧测力计连接，另一条细绳用手直接抓住，然后同时
5、拉这两条细绳，使结点至O点，记下两条细绳的方向和弹簧测力计的示数F1。(2)放回橡皮条后，将弹簧测力计连接到另一细绳上，用手再同时拉这两条细绳，使结点至O点，并使两条细绳位于记录下来的方向上，读出弹簧测力计的示数F2。其他步骤与提供两个弹簧测力计相同。这种操作的优点是能减小因两个弹簧测力计的不同而带来的误差，但实验过程麻烦。例1（双选）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
6、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_(填字母代号)。A两细绳必须等长B弹簧秤、细绳、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)选项B、D能保证两次拉伸橡皮条过程中效果相同，保证两次的拉力是合力和分力关系。(2)平行四边形是平面图形，所以要探究平行四边形定则，选项B是必须的。选项D能更方便地确定拉力的方向。答案(1)BD(2)BD例2 李明同学在做“
7、互成角度的两个力的合成”实验时，利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两只弹簧秤拉力的大小，如图实33所示。(1)试在图中作出无实验误差情况下F1和图实33F2的合力图示，并用F表示此力。(2)有关此实验，下列叙述正确的是_。A两弹簧秤的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大B橡皮筋的拉力是合力，两弹簧秤的拉力是分力C两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置O。这样做的目的是保证两次弹簧秤拉力的效果相同D若只增大某一只弹簧秤的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整另一只弹簧秤拉力的大小即可图实34(3)如图实34所示是张华和李明两位同学在做以上实验时得到的结果，其中哪一个实验比较符合实验事实？
8、(力F是用一只弹簧秤拉时的图示)答：_。(4)在以上比较符合实验事实的一位同学中，造成误差的主要原因是什么？(至少写出两种情况)答：_。解析(1)根据平行四边形定则，作出如图所示的合力。(2)根据合力与分力的关系，两个分力都可以大于合力，因此两弹簧秤的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大，A正确；两弹簧秤的拉力是分力，橡皮筋的拉力与两弹簧秤的拉力的合力等大反向，B错误；C项中的叙述正确；若只增大某一只弹簧秤的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只调整另一只弹簧秤拉力的大小不一定能达到效果，有时还要调整方向，D错误。(3)张华做的符合实验事实。(4)F1的方向比真实方向偏左。F2的大小比真实值偏大且方向
9、比真实方向偏左。作图时两虚线不分别与F1线和F2线平行。答案见解析例3如图实35所示，某实验小组同学利用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，按如下步骤操作：图实35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，记录两个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。F11.0010.5801.002F20.8680.2910.8653060150(1)根据表格，A传感器对应的是表中力_(选填“F1”或“F2”)。钩码质量为_ kg(保留1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，mgF1sin，当30时，F11.001 N，可求得m0.05 kg。(2)在挂钩码之前，对传感器进行调零，目的是为了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
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