力学实验3　验证力的平行四边形定则—2021届高中物理一轮复习讲义（机构）.docx

1、实验三验证力的平行四边形定则一、基本实验要求1实验原理互成角度的两个力F1、F2与另外一个力F产生相同的效果，看F1、F2用平行四边形定则求出的合力F与F在实验误差允许范围内是否相等2实验器材木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳套（两个）、弹簧测力计（两个）、三角板、刻度尺3实验步骤（1）用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上（2）用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O如实验原理图所示（3）用铅笔描下结点O的位置和两个细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F.（4）只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条

2、的结点拉到与前面相同的位置O，记下弹簧测力计的读数F和细绳的方向（5）比较F与用平行四边形定则求得的合力F，看它们在实验误差允许的范围内是否相等二、规律方法总结1正确使用弹簧测力计（1）将两只弹簧测力计调零后水平互钩对拉过程中，读数相同，可选；若不同，应另换或调校，直至相同为止（2）使用时，读数应尽量大些，但不能超出范围（3）被测力的方向应与轴线方向一致（4）读数时应正对、平视刻度2注意事项（1）位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同（2）角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60100为宜（3）在合力不超出量程及在橡皮条

3、弹性限度内形变应尽量大一些细绳套应适当长一些，便于确定力的方向（4）统一标度：在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些3误差分析（1）误差来源：除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等（2）减小误差的办法：实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度盘，要按有效数字位数要求和弹簧测力计的精度正确读数和记录作图时使用刻度尺，并借助于三角板，使表示两力的对边一定要平行 考点一 实验原理及实验操作例1、某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”弹簧测力计A挂于固定点P，下端 用细线挂一重物M弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端

4、向左拉，使结点O静止在某位置分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向（1）本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为_N.（2）下列不必要的实验要求是_（请填写选项前对应的字母）A应测量重物M所受的重力B弹簧测力计应在使用前校零C拉线方向应与木板平面平行D改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置（3）某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法 ； （4）本实验采用的科学方法是_（填字母代号）A理想实验法 B等效替代法C控制变量法 D建立物理模型法考点二 数据处理及误差分析例2、在“验证力的平行四边形定

5、则”的实验中，某同学的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳（1）图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示，下列说法中正确的是（）A图乙中的F是力F1和F2合力的理论值，F是力F1和F2合力的实际测量值B图乙中的F是力F1和F2合力的理论值，F是力F1和F2合力的实际测量值C在实验中，如果将细绳也换成橡皮条，那么对实验结果没有影响D在实验中，如果将细绳也换成橡皮条，那么对实验结果有影响（2）若F与F的_基本相等，_基本相同，说明力的平行四边形定则得到了验证例3、某同学在坐标纸上画出了如图所示的两个已知力F1和F2，图中小正方形的边长表示2 N，两

6、力的合力用F表示，F1、F2与F的夹角分别为1和2，下列关于F1、F2、F、1、2之间的关系正确的是（）AF14 N BF12 N C145 D12考点三实验拓展与创新例4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都连有细绳实验时，先将一条橡皮筋的另一端的细绳固定在墙上的钉子A上，另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

7、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 （3）钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是 例5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

8、弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为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0.50N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：F（N）00.501.001.502.002.50l（cm）l010.9712.0213.0013.9815.05找出中F2.50 N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O，橡皮筋的拉力记为FO O在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图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

9、作图和填空：（1）利用表中数据在图坐标纸上画出F-l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，即可得出实验结论例6小明通过实验验证力的平行四边形定则（1）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（2）仔细分析

10、实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度，发现读数不相同，于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响实验装置如图所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O点，下端N挂一重物用与白纸平行的水平力缓慢地移动N，在白纸上记录下N的轨迹重复上述过程，再次记录下N的轨迹两次实验记录的轨迹如图所示过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点，则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力Fa、Fb的大小关系为_（3）根据（2）中的实验，可以得出的实验结果_（填写选项前的字母）A橡皮筋的长度与受到的拉力成正比B两次受到的拉力相同时

11、，橡皮筋第2次的长度较长C两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第2次受到的拉力较大D两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大（4）根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项验证力的平行四边形定则中的“万变不离其宗”1器材的变化（如图甲、乙、丙所示）2合力、分力的变化（1）分力的获得：弹簧测力计的拉力钩码的重力（2）合力的获得：弹簧测力计的拉力重物的重力钩码的重力【能力展示】1对于验证力的平行四边形定则的实验，某同学有以下认识：A实验中两个分力的夹角取得越大越好B细绳以及弹簧秤所在平面必须与木板平行C拉橡皮条的细绳要长些，用铅笔画出两个定点的位置时，应使这两

12、个点的距离尽量远些D作图要用细芯铅笔，图的比例要尽量大些，要用严格的几何作图法作出平行四边形，图旁要画出表示力的比例线段，且注明每个力的大小和方向以上操作可以减小误差的是_2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

13、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3“验证力的平行四边形定则”实验中（1）部分实验步骤如下，请完成有关内容：A将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端拴上两根细线B其中一根细线挂上5个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图甲所示，记录：_、_、_.C将步骤B中的钩码取下，分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码，用两光滑硬棒B、C使两细线互成角度，如图乙所示，小心调整B、C的位置，使_，记录_（2）如果“力的平行四边

14、形定则”得到验证，那么图乙中cos cos _.4小明同学在学完力的合成与分解后，想在家里做实验验证力的平行四边形定则他从学校的实验室里借来两只弹簧测力计，按如下步骤进行实验：A在墙上贴一张白纸用来记录弹簧弹力的大小和方向B在一只弹簧测力计的下端悬挂一装满水的水杯，记下水杯静止时弹簧测力计的读数F.C将一根大约30 cm长的细线从杯带中穿过，再将细线两端拴在两只弹簧测力计的挂钩上在靠近白纸处用手对称地拉开细线，使两只弹簧测力计的读数相等，在白纸上记下细线的方向和弹簧测力计的读数如图甲所示D在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力的图示，如图乙所示，根据力的平行四边形定则可求出这两个力的合力F

15、（1）在步骤C中，弹簧测力计的读数为_N。（2）若_，就可以验证力的平行四边形定则5有同学利用如图的装置来验证力的平行四边形定则：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个勾码的重量相等，当系统达到平衡时，根据勾码个数读出三根据绳子的拉力TOA、TOB和TOC，回答下列问题：ON1N2N3BCA（1）改变勾码个数，实验能完成的是（ ）A勾码的个数N1=N2=2，N3=4 B勾码的个数N1=N3=3，N2=4 C勾码的个数N1=N2=N3=4 D勾码的个数N1=3，N2=4，N3=5（2）在拆下勾码和绳子前，最重要的一个步骤是（ ）A标记结点O的位置，并记录OA、O

16、B、OC三段绳子的方向B量出OA、OB、OC三段绳子的长度C用量角器量出三根绳子之间的夹角D用天平测出勾码的质量（3）在作图时，你认为下图中图 是正确的（填“甲”或“乙”）F1F合F3F2图乙F1F合F3F2图甲6完成以下“验证平行四边形定则”实验的几个主要步骤：（1）如图甲，用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，记下结点位置O和两测力计的示数F1、F2以及两细绳套的方向。（2）如图乙，用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到_，记下细绳套的方向（如图丙中的c），读得弹簧测力计的示数F =_。（3）如图丙，按选定的标度作出了F1、F2的图示，请在图丙中：a按同样

17、的标度作出力F的图示；甲OF1=3NF2=4NOc丙O乙b按力的平行定则作出F1、F2的合力F。实验三验证力的平行四边形定则答案例1、（1）3.6（2）D（3）减小弹簧测力计B的拉力；减小重物M的质量（或将A更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计B拉力的方向等）（4）B例2、（1）BC（2）大小方向例3、BC例4（1）bce（2）c （3）更换不同的小重物例5（1）如左下图所示 10.0（9.8、9.9、10.1均正确）（2）1.80（1.701.90均正确） （3） 如右上图所示 （4）FOO例6（1） （F合4.64.9 N都算对）（2）FaFb（3）BD（4）橡皮筋拉伸不宜过长；选用新橡皮筋（或：拉力不宜过大；选用弹性好的橡皮筋；换用弹性好的弹簧）【能力展示】1BCD2（1）BD（2）BD3（1）B 钩码个数（或细线拉力）橡皮筋与细线结点的位置O 细线的方向（说明：能反映细线方向的其他记录也可以）C橡皮筋与细线结点的位置与步骤B中结点位置O重合钩码个数和对应的细线方向（2）344（1）3.00 （2）F近似在竖直方向，且数值与F近似相等5（1）BCD （2）A （3）甲6（2）同一位置O；4.0N （3）图略