实验03 验证力的平行四边形定则

第二章相互作用物理（RJ）主干回顾·夯基础核心探究·研考点层级训练·步步高实验三验证力的平行四边形定则第二章相互作用物理（RJ）主干回顾·夯基础核心探究·研考点层级训练·步步高主干回顾·夯基础第二章相互作用物理（RJ）主干回顾·夯基础核心探究·研考点层级训练·步步高一、实验目的1．掌握弹簧测力计的正确使用方法．2．验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则．二、实验原理用一个力F′和两个力F1、F2分别使同一条一端固定的橡皮条伸长到某点，则它们的作用效果相同，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，再根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示，比较F和F′的大小和方向是否都相同．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．第二章相互作用物理（RJ）主干回顾·夯基础核心探究·研考点层级训练·步步高三、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)、铅笔．四、实验步骤1．用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上．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．第二章相互作用物理（RJ）主干回顾·夯基础核心探究·研考点层级训练·步步高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套的方向．第二章相互作用物理（RJ）主干回顾·夯基础核心探究·研考点层级训练·步步高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．五、数据处理1．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为邻边作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示．第二章相互作用物理（RJ）主干回顾·夯基础核心探究·研考点层级训练·步步高2．从O点按同样的标度沿记录的方向作出一只弹簧测力计的拉力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、误差分析1．读数误差弹簧测力计数据在允许的情况下，尽量大一些，读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录．第二章相互作用物理（RJ）主干回顾·夯基础核心探究·研考点层级训练·步步高2．作图误差(1)结点O的位置和两个弹簧测力计的方向画得不准确，造成作图误差．(2)两个分力的起始夹角α太大，如大于120°，再重复做两次实验．为保证结点O位置不变(即保证合力不变)，则α变化范围不大，因而弹簧测力计示数变化不显著，读数误差较大，导致作图产生较大误差．(3)作图比例不恰当、不准确等造成作图误差．第二章相互作用物理（RJ）主干回顾·夯基础核心探究·研考点层级训练·步步高七、注意事项1．使用弹簧测力计前，要先调整指针，使之指在零刻度处．再将两个弹簧测力计的挂钩钩在一起，向相反方向拉，如果两个示数相同方可使用．2．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．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60°～100°之间为宜．第二章相互作用物理（RJ）主干回顾·夯基础核心探究·研考点层级训练·步步高4．在同一次实验中，橡皮条拉长时结点的位置必须相同．5．拉弹簧测力计时，拉力应沿弹簧测力计的轴线方向，弹簧测力计中弹簧轴线、橡皮条、细绳套应该位于与纸面平行的同一平面内．要防止弹簧测力计卡壳，防止弹簧测力计或橡皮条与纸面有摩擦．6．在同一实验中，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．第二章相互作用物理（RJ）主干回顾·夯基础核心探究·研考点层级训练·步步高核心探究·研考点第二章相互作用物理（RJ）主干回顾·夯基础核心探究·研考点层级训练·步步高(2012·浙江高考)在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤．(1)为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到实验数据如下表：用作图法求得该弹簧的劲度系数k＝________N/m；实验原理与操作弹力F/N0.501.001.502.002.503.003.50伸长量x/(×10－2m)0.741.802.803.724.685.586.42第二章相互作用物理（RJ）主干回顾·夯基础核心探究·研考点层级训练·步步高(2)某次实验中，弹簧秤的指针位置如图所示，其读数为________N；同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50N，请画出这两个共点力的合力F合；(3)由图得到F合＝________N.第二章相互作用物理（RJ）主干回顾·夯基础核心探究·研考点层级训练·步步高解析：(1)根据表中数据作F­x图象，如图甲所示．图线的斜率等于弹簧的劲度系数，可得k＝3.5－06.5－0×10－2N/m＝53N/m.第二章相互作用物理（RJ）主干回顾·夯基础核心探究·研考点层级训练·步步高(2)弹簧秤的最小刻度是0.1N，读数时要估读到0.01N，读为2.10N．在原图上按一定标度作出弹簧弹力和弹簧秤拉力的图示，根据平行四边形定则作出两力的合力F合．如图乙所示．(3)测量F合的长度，根据标度可得到F合的大小为3.3N.答案：(1)53(±2内均可)(2)2.10(±0.02内均可)见解析(3)3.3(±0.2内均可)第二章相互作用物理（RJ）主干回顾·夯基础核心探究·研考点层级训练·步步高某同学在做“互成角度的两个力的合成”的实验时，利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两只弹簧测力计拉力的大小，如图(a)所示数据处理与误差分析第二章相互作用物理（RJ）主干回顾·夯基础核心探究·研考点层级训练·步步高(1)试在图(a)中作出F1和F2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．两弹簧测力计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，两弹簧测力计的拉力是分力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测力计拉力的效果相同D．若只增大某一只弹簧测力计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测力计拉力的大小即可第二章相互作用物理（RJ）主干回顾·夯基础核心探究·研考点层级训练·步步高(3)图(b)所示是甲和乙两位同学在做以上实验时得到的结果，其中哪一个比较符合实验事实？(力F′是用一只弹簧测力计拉时的图示)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：(至少写出两种情况)．答：____________________________________________.第二章相互作用物理（RJ）主干回顾·夯基础核心探究·研考点层级训练·步步高解析：(1)以F1、F2为邻边作平行四边形，其对角线OF即为所求的合力(如图所示)．(2)两只弹簧测力计的拉力与橡皮筋的拉力的合力为零，它们之间不是合力与分力的关系，B错误；结点位置不变，合力不变，当一只弹簧测力计的拉力大小改变时，另一只弹簧测力计的拉力的大小和方向必须都改变，故D错误；正确的选项为A、C.第二章相互作用物理（RJ）主干回顾·夯基础核心探究·研考点层级训练·步步高(3)用平行四边形定则求出的合力可以与橡皮筋拉力的方向有偏差，但用一只弹簧测力计拉结点的拉力与橡皮筋拉力一定在同一直线上，故甲同学实验得到的结果符合实验事实．(4)①F1的方向比真实方向偏左；②F2的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左；③作图时两虚线没有分别与F1线和F2线平行．(任选其二)答案：(1)见解析图(2)AC(3)甲同学实验得到的结果符合实验事实(4)见解析第二章相互作用物理（RJ）主干回顾·夯基础核心探究·研考点层级训练·步步高如图所示，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0.3m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：实验的改进与创新第二章相互作用物理（RJ）主干回顾·夯基础核心探究·研考点层级训练·步步高①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB＝θ②对两个传感器进行调零③用另一根绳在O点悬挂一个钩码，记录两个传感器的读数④取下钩码，移动传感器A改变θ角．重复上述实验步骤，得到表格.F11.0010.580…1.002…F2－0.868－0.291…0.865…θ30°60°…150°…第二章相互作用物理（RJ）主干回顾·夯基础核心探究·研考点层级训练·步步高(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(保留一位有效数字)．(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第二章相互作用物理（RJ）主干回顾·夯基础核心探究·研考点层级训练·步步高解析：(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，mg＝F1sinθ，当θ＝30°时，F1＝1.001N，可求得m＝0.05kg.(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[点评]本实验的创新点有两处，其一实验原理不同，本实验是研究力的分解；其二实验仪器不同，本实验采用了力传感器和支架．第二章相互作用物理（RJ）主干回顾·夯基础核心探究·研考点层级训练·步步高点击按扭进入WORD文档作业谢谢观看！