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,歡迎進入物理課堂,一、實驗目的1．會使用彈簧測力計．2．驗證互成角度的兩個力合成時的平行四邊形定則．,二、實驗原理1．等效法：使一個力F′的作用效果和兩個力F1、F2的作用效果都是讓同一條一端固定的橡皮條伸長到同一點，所以一個力F′就是這兩個力F1和F2的合力，作出力F′的圖示，如圖實－3－1所示．2．平行四邊形定則：根據(jù)平行四邊形定則作出力F1和F2的合力F的圖示．3．驗證：比較F和F′的大小和方向是否相同，若在誤差允許的范圍內(nèi)相同，則驗證了力的平行四邊形定則．,三、實驗器材方木板、白紙，彈簧測力計(兩只)，橡皮條，細繩套(兩個)，三角板，刻度尺，圖釘(幾個)．四、實驗操作1．實驗步驟(1)用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上．(2)用圖釘把橡皮條的一端固定在A點，橡皮條的另一端拴上兩個細繩套．,(3)用兩只彈簧測力計分別鉤住細繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條與繩的結(jié)點伸長到某一位置O，如圖實－3－2所示，記錄兩彈簧測力計的讀數(shù)，用鉛筆描下O點的位置及此時兩細繩的方向．,(4)只用一只彈簧測力計通過細繩套把橡皮條的結(jié)點拉到同樣的位置O，記下彈簧測力計的讀數(shù)和細繩套的方向．(5)改變兩彈簧測力計拉力的大小和方向，再重做兩次實驗．,2．數(shù)據(jù)處理(1)用鉛筆和刻度尺從結(jié)點O沿兩條細繩方向畫直線，按選定的標度作出這兩只彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示，并以F1和F2為鄰邊用刻度尺作平行四邊形，過O點畫平行四邊形的對角線，此對角線即為合力F的圖示．(2)用刻度尺從O點按同樣的標度沿記錄的方向作出實驗步驟(4)中彈簧測力計的拉力F′的圖示．(3)比較F與F′是否完全重合或幾乎完全重合，從而驗證平行四邊形定則．,五、注意事項1．同一實驗中的兩只彈簧測力計的選取方法是：將兩只彈簧測力計調(diào)零后互鉤對拉，若兩只彈簧測力計在對拉過程中，讀數(shù)相同，則可選；若讀數(shù)不同，應另換，直至相同為止．2．在同一次實驗中，使橡皮條拉長時，結(jié)點O位置一定要相同．3．用兩只彈簧測力計鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時，夾角不宜太大也不宜太小，在60～100之間為宜．,4．實驗時彈簧測力計應與木板平行，讀數(shù)時眼睛要正視彈簧測力計的刻度，在合力不超過量程及橡皮條彈性限度的前提下，拉力的數(shù)值盡量大些．5．細繩套應適當長一些，便于確定力的方向．不要直接沿細繩套的方向畫直線，應在細繩套末端用鉛筆畫一個點，去掉細繩套后，再將所標點與O點連接，即可確定力的方向．6．在同一次實驗中，畫力的圖示所選定的標度要相同，并且要恰當選取標度，使所作力的圖示稍大一些．,六、誤差分析1．彈簧測力計本身的誤差．2．讀數(shù)誤差和作圖誤差．3．兩分力F1、F2間的夾角θ越大，用平行四邊形定則作圖得出的合力F的誤差ΔF也越大．,[例1](2010天津高考)在探究求合力的方法時，先將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上帶有繩套的兩根細繩．實驗時，需要兩次拉伸橡皮條，一次是通過兩細繩用兩個彈簧秤互成角度地拉橡皮條，另一次是用一個彈簧秤通過細繩拉橡皮條．,(1)實驗對兩次拉伸橡皮條的要求中，下列哪些說法是正確的________(填字母代號)．A．將橡皮條拉伸相同長度即可B．將橡皮條沿相同方向拉到相同長度C．將彈簧秤都拉伸到相同刻度D．將橡皮條和繩的結(jié)點拉到相同位置,(2)同學們在操作過程中有如下議論，其中對減小實驗誤差有益的說法是________(填字母代號)．A．兩細繩必須等長B．彈簧秤、細繩、橡皮條都應與木板平行C．用兩彈簧秤同時拉細繩時兩彈簧秤示數(shù)之差應盡可能大D．拉橡皮條的細繩要長些，標記同一細繩方向的兩點要遠些,解析：(1)選項B、D能保證兩次拉伸橡皮條過程中效果相同，保證兩次的拉力是合力和分力關(guān)系．(2)平行四邊形是平面圖形，所以要探究平行四邊形定則，選項B是必須的．選項D能更方便地確定拉力的方向．,答案：(1)BD(2)BD,[例2]李明同學在做“互成角度的兩個力的合成”實驗時，利用坐標紙記下了橡皮筋的結(jié)點位置O點以及兩只彈簧測力計拉力的大小，如圖實－3－3所示．,(1)試在圖(a)中作出無實驗誤差情況下F1和F2的合力圖示，并用F表示此力．(2)有關(guān)此實驗，下列敘述正確的是________．A．兩彈簧測力計的拉力可以同時比橡皮筋的拉力大B．橡皮筋的拉力是合力，兩彈簧測力計的拉力是分力C．兩次拉橡皮筋時，需將橡皮筋結(jié)點拉到同一位置O.這樣做的目的是保證兩次彈簧測力計拉力的效果相同D．若只增大某一只彈簧測力計的拉力大小而要保證橡皮筋結(jié)點位置不變，只需調(diào)整另一只彈簧測力計拉力的大小即可,(3)圖(b)所示是李明和張華兩位同學在做以上實驗時得到的結(jié)果，其中哪一個實驗比較符合實驗事實？(力F′是用一只彈簧測力計拉時的圖示)答：______________________________________________.(4)在以上實驗結(jié)果比較符合實驗事實的一位同學中，造成誤差的主要原因是：(至少寫出兩種情況)答：_________________________________________________________________________________________________.,[解析](1)用平行四邊形定則作圖，即以F1、F2為兩鄰邊作平行四邊形，對角線OF就表示合力F.(標上箭頭表明方向)(2)兩分力可以同時大于合力，故A正確；結(jié)點受三個力作用處于平衡狀態(tài)，其中兩彈簧測力計的拉力的合力與第三個力——橡皮筋的拉力等大反向，是一對平衡力，而橡皮筋的拉力不是合力，故B錯；只有保證結(jié)點在同一位置才能說明作用效果相同，故C對；若兩個分力的大小變化而方向都不變，則合力必定變化，故D錯．,(3)作圖法得到的F必為平行四邊形的對角線，單個彈簧測力計的拉力F′一定與橡皮筋共線，故張華的實驗比較符合實驗事實．(4)F2的大小比真實值偏小且方向比真實方向偏左．作圖時兩虛線分別與F1線和F2線不嚴格平行．,[答案](1)如圖實－3－4所示(2)AC(3)張華做的符合實驗事實(4)見解析,1．(2011懷柔區(qū)測試)在“探究力的等效和替代的平行四邊形定則”的實驗中，橡皮條的一端固定在木板上，用兩個彈簧測力計把橡皮條的另一端拉到某一位置O點，以下操作中正確的有(),A．同一次實驗中，O點位置允許變動B．實驗中，彈簧測力計必須保持與木板平行，讀數(shù)時視線要正對彈簧測力計刻度C．實驗中，先將其中一個彈簧測力計沿某一方向拉到最大量程，然后只需調(diào)節(jié)另一彈簧測力計的拉力的大小和方向，把橡皮條的結(jié)點拉到O點D．實驗中，把橡皮條的結(jié)點拉到O點時，兩彈簧測力計之間的夾角應取90不變，以便于算出合力的大小,解析：實驗中合力的大小須保持不變，即O點位置不允許變動，選項A錯誤；選項C中的操作，可能會超過另一彈簧測力計的彈性限度，因而錯誤；本實驗是在力的作用效果相同下，兩彈簧測力計之間的夾角是任意夾角時，通過彈簧測力計示數(shù)獲得合力而非通過平行四邊形定則計算，選項D錯誤．,答案：B,2．在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中，某同學的實驗情況如圖實－3－5甲所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細線的結(jié)點，OB和OC為細繩．圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖．,下列說法中正確的是.A．圖乙中的F是F1和F2合力的理論值；F′是力F1和F2合力的實際測量值B．圖乙中的F′是F1和F2合力的理論值；F是力F1和F2合力的實際測量值C．在實驗中，如果將細繩也換成橡皮筋，那么對實驗結(jié)果沒有影響D．在實驗中，如果將細繩也換成橡皮筋，那么對實驗結(jié)果有影響,解析：由圖可知，F(xiàn)是用平行四邊形定則畫出來的，故F是F1和F2的理論值；F′是力F1和F2合力的實際測量值，A正確；在實驗中，如果將細繩也換成橡皮筋，那么彈簧測力計的讀數(shù)仍然等于分力F1和F2的大小，所以對實驗結(jié)果沒有影響，C正確．,答案：AC,3．某同學做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗時，主要步驟是：A．在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上；B．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，在橡皮條的另一端拴上兩條細繩，細繩的另一端系著繩套；C．用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點到達某一位置O.記錄下O點的位置，讀出兩個彈簧測力計的示數(shù)；,D．按選好的標度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則作出合力F；E．只用一只彈簧測力計，通過細繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細繩的方向，按同一標度作出這個力F′的圖示；F．比較F′和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結(jié)論．,上述步驟中：(1)有重要遺漏的步驟的序號是________和________；(2)遺漏的內(nèi)容分別是_____________________________和______________________________．,解析：根據(jù)“驗證力的平行四邊形定則”實驗的操作規(guī)程可知，有重要遺漏的步驟的序號是C、E.在C中未記下兩條細繩的方向，E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點拉到了同一位置O.,答案：(1)CE(2)C中未記下兩條細繩的方向E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點拉到了同一位置O,4．有同學利用如圖實－3－6所示的裝置來驗證力的平行四邊形定則：在豎直木板上鋪有白紙，固定兩個光滑的滑輪A和B，將繩子打一個結(jié)點O，每個鉤碼的重量相等，當系統(tǒng)達到平衡時，根據(jù)鉤碼個數(shù)讀出三根繩子的拉力TOA、TOB和TOC，回答下列問題：,(1)改變鉤碼個數(shù)，實驗能完成的是.A．鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝2，N3＝4B．鉤碼的個數(shù)N1＝N3＝3，N2＝4C．鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝N3＝4D．鉤碼的個數(shù)N1＝3，N2＝4，N3＝5,(2)在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個步驟是.A．標記結(jié)點O的位置，并記錄OA、OB、OC三段繩子的方向B．量出OA、OB、OC三段繩子的長度C．用量角器量出三段繩子之間的夾角D．用天平測出鉤碼的質(zhì)量,(3)在作圖時，你認為圖實－3－7中________是正確的．(填“甲”或“乙”),解析：(1)實驗中的分力與合力的關(guān)系必須滿足：|F1－F2|＜F3＜F1＋F2，因此B、C、D選項是可以的．(2)A(3)甲,答案：(1)BCD(2)A(3)甲,5．(2011廣州綜合測試)“驗證力的平行四邊形定則”實驗中(1)部分實驗步驟如下，請完成有關(guān)內(nèi)容：A．將一根橡皮筋的一端固定在貼有白紙的豎直平整木板上，另一端綁上兩根細線．B．在其中一根細線上掛上5個質(zhì)量相等的鉤碼，使橡皮筋拉伸，如圖實－3－8(a)所示，記錄：________、______________、_______________.,C．將步驟B中的鉤碼取下，分別在兩根細線上掛上4個和3個質(zhì)量相等的鉤碼，用兩光滑硬棒B、C使兩細線互成角度，如圖(b)所示，小心調(diào)整B、C的位置，使________________，記錄________________．,答案：(1)B.鉤碼個數(shù)(或細線的拉力)橡皮筋與細線結(jié)點的位置O細線的方向C．橡皮筋與細線結(jié)點的位置與步驟B中結(jié)點的位置重合鉤碼個數(shù)和對應的細線方向(2)3/4,6．請完成以下兩小題．某同學在家中嘗試驗證平行四邊形定則，他找到三條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、鉛筆、細繩、白紙、釘子，設(shè)計了如下實驗：將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個釘子A、B上，另一端與第三條橡皮筋連接，結(jié)點為O，將第三條橡皮筋的另一端通過細繩掛一重物．,(1)為完成該實驗，下述操作中必需的是________．a(chǎn)．測量細繩的長度b．測量橡皮筋的原長c．測量懸掛重物后橡皮筋的長度d．記錄懸掛重物后結(jié)點O的位置(2)釘子位置固定，欲利用現(xiàn)有器材，改變條件再次驗證，可采用的方法是____________________________________________________________________________________.,解析：(1)本實驗中，重物對O點的拉力產(chǎn)生使AO、BO伸長的作用效果，即重物對O點的拉力是合力，拉AO、BO的力是兩個分力．要完成實驗，需記錄合力和分力的大小和方向．因此，需測量橡皮筋的原長和懸掛重物后橡皮筋的長度，以記錄力的大??；由于釘子A、B固定，所以當記錄懸掛重物后結(jié)點O的位置后，力的方向就是AO、BO的方向．選項b、c、d正確．(2)更換重物后，合力和分力都改變，可以再次實驗．,答案：(1)bcd(2)更換不同的重物,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,