【物理】2019届一轮复习人教版 实验：验证力的平行四边形定则 学案 4页

实验：验证力的平行四边形定则 实验目的和器材 实验原理 实验目 的 1.验证互成角度的两个共点力合成的平行四 边形定则。 2.进一步练习作图法求两个共点力的合力。 1.合力 F′的确定：一个力 F′的作用效果与两个 共点力 F 1 与 F 2 共同作用的效果都是把橡皮条拉伸 到某点,则 F′为 F 1 和 F 2 的合力。 2.合力理论值 F 的确定：根据平行四边形定则作出 F 1 和 F 2 的合力 F 的图示。 3.平行四边形定则的验证：在实验误差允许的范围 内,比较 F′和 F 是否大小相等、方向相同。 实验器 材 方木板、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、 细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(若干)、 铅笔。 【实验过程】 1.仪器的安装：用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。并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,如图所示。 2.操作与记录： (1)两力拉：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(如图所示)。用铅笔描下结点 O 的位置和两条细绳套的方 向,并记录弹簧测力计的读数。 (2)一力拉：只用一个弹簧测力计,通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置 O, 记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向。 3.作图与分析： (1)理论值：在白纸上按比例从 O 点开始作出两个弹簧测力计同时拉时弹簧测力计的拉 力 F1 和 F2 的图示,利用刻度尺和三角板根椐平行四边形定则求出合力 F。 (2)测量值：按同样的比例用刻度尺从 O 点起作出一个弹簧测力计拉橡皮条时拉力 F′的图示。 (3)相比较：比较 F′与用平行四边形定则求得的合力 F 在实验误差允许的范围内是否相等。 4.重复做实验：改变两个分力 F1 和 F2 的大小和夹角,再重复实验两次,比较每次的 F 与 F′在实验误差允许 的范围内是否相等。 【误差分析】 1.结点到达某一位置后,记录结点位置时,存在误差。 2.弹簧测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间或弹簧测力计的外壳和纸面之间有摩擦力存在,会造成误 差。 3.弹簧测力计读数时,记录两绳套方向时,存在偶然误差。 4.应用平行四边形定则作图时,存在偶然误差。 5.两分力 F1、F2 太小,它们的夹角太大或太小,作图时都会带来偶然误差。 【注意事项】 1.正确使用弹簧测力计： (1)测量前应首先检查弹簧测力计的零点是否准确,注意使用中不要超过其弹性限度。 (2)实验时,弹簧测力计必须保持与木板平行,且拉力应沿轴线方向。弹簧测力计的指针、拉杆都不要与刻度 板和刻度板末端的限位孔发生摩擦。 (3)读数时应正对、平视刻度,估读到最小刻度的下一位。 2.规范实验操作： (1)位置不变：在同一次实验中,将橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。 (2)角度合适：两个弹簧测力计所拉细绳套的夹角不宜太小,也不宜太大,以 60° 100°为宜。 (3)在不超出弹簧测力计量程及在橡皮条弹性限度内的前提下,测量数据应尽量大一些。 (4)细绳套应适当长一些,便于确定力的方向。不要直接沿细绳套方向画直线,应在细绳套两端画个投影点, 去掉细绳套后,连直线确定力的方向。 3.规范合理作图：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。 类型 1 实验原理及操作 【典题 1】(2017·重庆一中高一检测)在“验证力的平行四边形定则”实验中,需要将橡皮条的一端固定在 水平木板上 A 点,另一端系上两根细绳,细绳的另一端都有绳套。实验中需用两个弹簧测力计分别钩住绳套, 并互成角度地拉橡皮条至某一确定的 O 点,如图所示。 (1)某同学认为在此过程中必须注意以下几项： A.两弹簧测力计的拉力必须等大 B.同一次实验过程中,O 点的位置不允许变动 C.为了减小误差,两弹簧测力计的读数必须接近量程其中正确的是 。(填选项前的字母) (2)上述实验中所说的合力与两个分力具有相同的效果,是指下列说法中的 。 A.弹簧测力计的弹簧被拉长 B.固定橡皮条的图钉受拉力产生形变 C.绳套受拉力产生形变 D.使橡皮条在同一方向上伸长同一长度 类型 2 实验数据处理 【典题 2】(2017·杭州高一检测)将橡皮筋的一端固定在 A 点,另一端拴两根细绳,每根细绳分别连着一个量 程为 5N,最小刻度是 0.1N 的弹簧测力计。沿着两个不同方向拉弹簧测力计,使橡皮筋的活动端拉到 O 点时, 两根细绳互相垂直,如图所示。 (1)由图可读出这两个互相垂直拉力的大小分别为 N 和 N。(只需读到 0.1N) (2)在本题的虚线方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。