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1、實驗三驗證力的平行四邊形定則實驗準備實驗目的(1)掌握彈簧測力計的正確使用方法(2)驗證互成角度的兩個力合成的平行四邊形定則，培養(yǎng)用作圖法處理問題的能力實驗原理作用效果作用效果合力等效法：使一個力 F的_和兩個力 F1、F2 的_相同，都是讓同一條一端固定的橡皮條伸長到某一固定點，所以力 F就是力 F1 與 F2 的_，作出力 F的圖示再根據(jù)平行四邊形定則作出力 F1 和 F2 的合力 F 的圖示，比較 F 和 F的大小和方向是否都相同實驗器材方木板、彈簧測力計兩個、白紙、橡皮條一段、細繩套兩個、圖釘(若干)、三角板、刻度尺、鉛筆實驗過程實驗步驟橡皮條橡皮條(1)用圖釘把白紙釘在水平桌面上的_
2、上(2)用圖釘把_的一端固定在 A 點，_的另一端拴上兩個細繩套彈簧測力計橡皮條(3)用兩個_分別鉤住細繩套，互成角度地拉橡皮條，使_伸長到某一位置 O，如圖 S3-1 所示，記錄兩個彈簧測力計的_，用鉛筆描下_ 的位置及此時兩_的方向讀數(shù) F1 和 F2O 點方木板細繩套圖 S3-1(4) 只用一個_ 通過細繩套把橡皮條的結(jié)點拉到同樣的_，記下彈簧測力計的_(5)改變兩個力 F1 與 F2 的大小和夾角再重復實驗兩次彈簧測力計位置 O讀數(shù) F和細繩的方向?qū)嶒灲Y(jié)論平行四邊形定則用_作圖并量出兩個分力的合力與用一個測力計直接測出的合力，在誤差允許范圍內(nèi)是相等的改變力 F1 和 F2 的大小和方向
3、，重做上述實驗，可以得到同樣的結(jié)論實驗分析注意事項(1)使用彈簧測力計時，應使拉力沿彈簧測力計的軸線方向，橡皮條、彈簧測力計和細繩套應位于與紙面_的同一平面內(nèi)平行(2)使用彈簧測力計時，拉力適當_一些(3)同一次實驗中，橡皮條拉長后的_必須保持不變，即保持作用效果相同結(jié)點位置 O(4)實驗中兩細繩套要長一些(5)畫力的圖示時應該選擇適當?shù)臉硕?，盡量使圖畫得大些(6)同一次實驗中標度應該相同，要嚴格按力的圖示要求和幾何作圖法作出平行四邊形，求出合力大誤差分析(1)用兩個彈簧測力計拉橡皮條時，橡皮條、細繩套和彈簧測力計不在同一平面內(nèi)，這樣兩個彈簧測力計的水平拉力的實際分力比由作圖法得到的合力要小，
4、造成實驗誤差(2)結(jié)點 O 的位置和兩個彈簧測力計的方向畫得不準確，造成作圖誤差(3)兩個分力的起始夾角太大，如大于 120，再重復做兩次實驗，為保證結(jié)點 O 位置不變(即保證合力不變)，則變化范圍不大，因而彈簧測力計示數(shù)變化不顯著，讀數(shù)誤差較大(4)作圖比例不恰當、不準確等造成作圖誤差(5)彈簧測力計內(nèi)部因操作不當出現(xiàn)摩擦(6)作力的圖示及平行四邊形時不夠準確【基礎(chǔ)檢測】1本實驗采用的科學方法是_A理想實驗法B等效替代法C控制變量法D建立物理模型法答案：B2(多選)在做“互成角度的兩個力的合成”實驗時，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A同一實驗過程中，O 點位置不允
5、許變動B實驗中，彈簧測力計必須與木板平行，讀數(shù)時視線要正對彈簧測力計刻度線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)另一彈簧測力計拉力的大小和方向，把橡皮條另一端拉到 O 點D實驗中，把橡皮條另一端拉到 O 點時，兩彈簧測力計之間的夾角應取 90，以便于算出合力大小答案：CD考點1 實驗操作考查典例剖析例 1：(2015 年廣東陽東一中、廣雅中學聯(lián)考)完成以下 “驗證力的平行四邊形定則”實驗的幾個主要步驟：(1)如圖 S3-2 甲所示，用兩個彈簧測力計分別鉤住細繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，記下結(jié)點 O 的位置、兩彈簧測力計的讀數(shù) F1、F2 以及_(2)如
6、圖乙，用一個彈簧測力計鉤住細繩套把橡皮條的結(jié)點拉到_，記下細繩套的方向Oc，讀得彈簧測力計的示數(shù) F_.(3)如圖丙，按選定的標度作出了力 F1、F2 的圖示，請在圖丙中：a按同樣的標度作出力 F 的圖示b按力的平行四邊形定則作出 F1、F2 的合力 F.甲乙丙圖 S3-2解析：(1)該實驗采用的是“等效替換”，用兩只彈簧測力計拉橡皮條時，需記下兩彈簧測力計的示數(shù)和兩細繩套的方向(2)用一只彈簧測力計鉤住細繩套把橡皮條的結(jié)點拉到同一位置O，由彈簧測力計讀出拉力為4.0 N；(3)根據(jù)力的平行四邊形定則畫出力的圖示答案：(1)兩細繩套的方向(2)O 點的位置 4.0 N(3)如圖 S3-3 所示
7、圖 S3-3【考點練透】1如圖 S3-4 甲所示為“探究求合力的方法”的實驗裝置圖 S3-4(1)下列說法中正確的是()A在測量同一組數(shù)據(jù) F1、F2 和合力 F 的過程中，橡皮條結(jié)點 O 的位置不能變化B彈簧測力計拉細線時，拉力方向必須豎直向下CF1、F2 和合力 F 的大小都不能超過彈簧測力計的量程D為減小測量誤差，F(xiàn)1、F2 方向間夾角應為 90(2)彈簧測力計的指針如圖乙所示，由圖可知拉力的大小為_N.答案：(1)AC (2)4.02(2015 年湖南長沙模擬)某同學做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗情況如圖 S3-5 甲所示，其中 A 為固定橡皮條的圖釘，O 為橡皮條與細繩的結(jié)點，O
8、B 和 OC 為細繩圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖甲乙圖 S3-5(1)如果沒有操作失誤，圖乙中的 F 與 F兩力中，方向一定沿 AO 方向的是_(2)實驗時，主要的步驟是：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求出合力 F.E只用一個彈簧
9、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：有重要遺漏的步驟的序號是_和_遺漏的內(nèi)容分別是_和_答案：(1)F (2)C E C 中應加上“記下兩條細繩的方向”E 中應說明“把橡皮條的結(jié)點拉到同一位置 O”考點 2 實驗數(shù)據(jù)處理重點歸納1用鉛筆和刻度尺從結(jié)點 O 沿兩條細繩的方向畫直線，按選定的標度作出這兩個彈簧測力計的讀數(shù) 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
10、從 O 點按同樣的標度沿記錄的 F的方向作出這個彈簧測力計的拉力 F的圖示3比較 F和平行四邊形定則求出的合力 F 在大小和方向上是否相同 典例剖析例 2：將橡皮筋的一端固定在 A 點，另一端拴上兩根細繩，每根細繩分別連著一個量程為 5 N、最小刻度為 0.1 N 的彈簧測力計，沿著兩個不同的方向拉彈簧測力計，當橡皮筋的活動端拉到 O 點時，兩根細繩相互垂直，如圖 S3-6 所示這時彈簧測力計的讀數(shù)可從圖中讀出圖 S3-6(1)由圖可讀得兩個相互垂直的拉力大小分別為_N和_N.(2)在如圖 S3-7 所示的方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個力及它們的合力圖 S3-7(3)圖 S3-8 中甲、乙兩
11、圖是兩位同學得到的實驗結(jié)果，其中圖符合實際若合力測量值 F是準確的，則 F 與 F有誤差的原因可能是：_.圖 S3-8思維點撥：(1)讀數(shù)時要符合有效數(shù)字的要求；(2)合理選取標度，作出兩分力，再應用平行四邊形定則作出合力解析：(1)彈簧測力計的最小刻度為 0.1 N，讀數(shù)時應估讀一位，所以讀數(shù)分別為 2.50 N 和 4.00 N.(2)取一個小方格的邊長表示 0.50 N，作出兩個力及它們的合力如圖 S3-9 所示圖 S3-9(3)F是用一個測力計拉橡皮條所得到的，其方向一定在橡皮條所在的直線上，所以乙圖符合實際誤差的原因主要是彈簧測力計讀數(shù)誤差，確定分力方向不夠準確等原因答案：(1)2.
12、50 4.00 (2)如圖 S3-9 所示(3)乙彈簧測力計讀數(shù)誤并，確定分力方向不夠準確備考策略：實驗數(shù)據(jù)的處理在實驗中占重要的地位，也是高考經(jīng)常考查的內(nèi)容，如研究勻變速直線運動中的逐差法、探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系中的圖象法，以及本實驗的作圖法，都是要掌握的內(nèi)容【考點練透】3小明同學在學完力的合成與分解后，想在家里做實驗驗證力的平行四邊形定則他從學校的實驗室里借來兩只彈簧測力計，按如下步驟進行實驗甲乙圖 S3-10A在墻上貼一張白紙用來記錄彈簧彈力的大小和方向B在一個彈簧測力計的下端懸掛一裝滿水的水杯，記下靜止時彈簧測力計的讀數(shù) FC將一根大約 30 cm 長的細線從可懸掛水杯的環(huán)中穿過，
13、再將細線兩端拴在兩個彈簧測力計的掛鉤上在靠近白紙?zhí)幱檬謱ΨQ地拉開細線，使兩個彈簧測力計的讀數(shù)相等，在白紙上記下細線的方向和彈簧測力計的讀數(shù)，如圖 S3-10 甲所示D在白紙上按一定標度作出兩個彈簧測力計的彈力的圖示，如圖乙所示，根據(jù)力的平行四邊形定則可求出這兩個力的合力 F(1)在步驟 C 中，彈簧測力計的讀數(shù)為_N.(2)在步驟 D 中，合力 F_N.(3)若_，就可以驗證力的平行四邊形定則(3)F近似在豎直方向，答案：(1)3.00 (2)5.8(5.66.0)且數(shù)值與 F 近似相等4在“探究求合力的方法”實驗中，現(xiàn)有木板、白紙、圖釘、橡皮條、細繩套和一個彈簧測力計(1)為完成實驗，某同學
14、另找來一根彈簧，先測量其勁度系數(shù)，得到的實驗數(shù)據(jù)如下表：請在圖 S3-11 中畫出圖象，并求得該彈簧的勁度系數(shù) k_N/m.彈力F(N)0.501.001.502.002.503.003.50伸長量x(102 m) 0.741.802.803.724.605.586.42圖 S3-11(2)某次實驗中，彈簧測力計的指針位置如圖 S3-12 所示，其讀數(shù)為_N; 同時利用(1)中結(jié)果獲得彈簧上的彈力值為 2.50 N，請畫出這兩個共點力的合力 F合圖 S3-12(3)由(2)畫出的圖得到 F 合_N.甲乙圖 S3-13(4)某次實驗中甲、乙兩位同學得到的結(jié)果如圖 S3-13 所示，其中_同學的實驗結(jié)果比較符合實驗事實(力 F是用一個彈簧測力計拉橡皮條時拉力的圖示)(5)在以上實驗結(jié)果比較符合實驗事實的一位同學的實驗中，造成誤差的主要原因是：_(至少寫出兩種情況)答案：(1)如圖 D14 所示 55(2 內(nèi)均可)圖 D14如圖 D15 所示(2)2.10(有效數(shù)字位數(shù)正確，0.02 內(nèi)均可)圖 D15(3)3.4(0.2 內(nèi)均可)(5)FC 讀數(shù)比真實值偏??；確定力的方向不準、(4)甲作圖不準
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