实验 探究力的平行四边形定则
第4讲实验二探究力的平行四边形定则
第4讲实验二探究力的平行四边形定则第一课时误差分析本实验的误差除弹簧测力计本身的误差外，还主要来源于以下两个方面：1．读数误差：减小读数误差的方法：弹簧测力计数据在允许的情况下，尽量一些．读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录．2．作图误差：减小作图误差的方法：作图时两力的对边一定要平行，两个分力F1、F2间的夹角越大，用平行四边形作出的合力F的误差ΔF就越，所以实验中不要把F1、F2间的夹角取得太．,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．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，也不宜太，以60°～120°之间为宜．3．尽量减少误差(1)在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量一些．(2)细绳套应适当一些，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，使力的图示稍一些.热点对实验原理及实验过程的考查【典例1】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，先用一个弹簧秤拉橡皮条的另一端到某一点并记下该点的位置；再将橡皮条的另一端系两根细绳，细绳的另一端都有绳套，用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条．(1)(多选)某同学认为在此过程中必须注意以下几项：A．两根细绳必须等长B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上C．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行D．在用两个弹簧秤同时拉细绳时要注意使两个弹簧秤的读数相等E．在用两个弹簧秤同时拉细绳时必须将橡皮条的另一端拉到用一个弹簧秤拉时记下的位置其中正确的是________(填入相应的字母)．(2)“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图2－4－1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．图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的示意图．①图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是______．②(单选)本实验采用的科学方法是________．A．理想实验法B．等效替代法C．控制变量法D．建立物理模型法图2－4－1 (3)(多选)某同学在坐标纸上画出了如图2－4－2所示的两个已知力F1和F2，图中小正方形的边长表示2 N，两力的合力用F表示，F1、F2与F的夹角分别为θ1和θ2，关于F1、F2与F、θ1和θ2关系正确的有________．A．F1＝4 N B．F＝12 NC．θ1＝45°D．θ1<θ2 图2－4－21．实验过程应注意(1)结点O：①定位O点时要力求准确．②同一次实验中橡皮条拉长后的O点必须保持．(2)拉力：①用弹簧秤测拉力时要使拉力沿弹簧秤轴线方向．②应尽量使橡皮条、弹簧秤和细绳套位于与纸面平行的同一内．③两个分力F1、F2间的夹角θ不要太大或太小．(3)作图①在同一次实验中，选定的比例要相同．②严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力．2．操作不忘“三”“二”“一”用两个弹簧秤拉橡皮条时的“三记录”(记录两弹簧秤示数、两细绳方向和结点O的位置)，用一个弹簧秤拉橡皮条时的“二记录”(记录弹簧秤示数和细绳方向)及“一注意”(结点O的位置必须在同一位置)等．【变式跟踪1】(2013·海口模拟)将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计，当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图2－4－3所示．这时弹簧测力计的读数可从图中读出．图2－4－3图2－4－4(1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为______ N和______ N.(2)在如图2－4－4所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力．答案(1)2.50 4.00(2)见解析图深刻理解实验原理，实现实验方法的迁移实验原理是实验的核心和灵魂，实验方法、实验步骤、仪器的选择、数据的处理等一切实验的问题都是围绕实验原理展开的，深刻理解实验原理是形成设计实验的能力的基础．只要弄懂了实验原理，实验操作过程中的一些规定、注意事项就变成了易于理解掌握的知识，完成相同的实验，可以有不同的实验方法．如可以用三个共点力平衡的装置来验证平行四边形定则．【典例2】(2011·江苏卷，10)某同学用如图2－4－5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)(单选)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点静止在同一位置图2－4－5 (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．答案(1)3.6(2)D(3)①减小弹簧测力计B的拉力；②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)．【变式跟踪2】(多选)有同学利用如图2－4－6所示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，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2和F3，回答下列问题：(1)(多选)改变钩码个数，实验能完成的是()．A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4B．钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4D．钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5 图2－4－6(2)(单选)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是()．A．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向D．用天平测出钩码的质量B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度C．用量角器量出三段绳子之间的夹角(3)在作图时，你认为图2－4－7中________是正确的．(填“甲”或“乙”)图2－4－7答案(1)BCD(2)A(3)甲1．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)(多选)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)(单选)同学们在操作过程中有如下议论，其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近些答案 (1)BD (2)B2．在“探究共点力合成规律”的实验中，某同学经历了以下实验步骤：A ．在白纸上按比例做出两个力F1和F2的图示，根据平行四边形定则作图求出合力F ；B ．只用一个测力计，通过细绳把橡皮筋拉同样长度；C ．记下两个测力计F1和F2的读数，并且记录它们的方向；D ．在水平放置的木板上，垫一张白纸，把橡皮筋的一端固定在板上P点，用两条细绳连接在橡皮筋的另一端，通过细绳同时用两个测力计互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋与细绳的连接点到达某一位置O ，并记下此位置，如图2－4－8所示； E ．记下测力计的读数F′和细绳方向，按同一比例作出这个力的图示，比较这个实测合力F′和按平行四边形定则求出的合力F ，看它们的大小和方向是否相近；F ．用刻度尺测量出P 、O 之间的距离并记录；G ．改变两测力计拉力的大小和方向，多次重复实验，从实验得出结论．(1)上述实验步骤有明显的错误，这个步骤是________(填选项前的字母)；正确的操作应为________．(2)上述实验步骤中有一步骤是多余的，这个步骤是________(填选项前的字母)；图2－4－8(3)将以上实验步骤按正确顺序排列，应为________(填选项前的字母)．答案(1)B只用一个测力计，通过细绳把橡皮筋拉到O点(2)F(3)DCABEG3．用等效代替法验证力的平行四边形定则的实验情况如图2－4－9甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳，图乙是白纸上根据实验结果画出的图．图2－4－9(1)本实验中“等效代替”的含义是________．A．橡皮筋可以用细绳替代B．左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果C．右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果D．两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代(2)图乙中的F与F′两力中，方向一定沿着AO方向的是________，图中________是F1、F2合力的理论值，______是合力的实验值．(3)(多选)完成该实验的下列措施中，能够减小实验误差的是________．A．拉橡皮筋的绳细一些且长一些B．拉橡皮筋时，弹簧秤、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板面平行C．拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些D．使拉力F1和F2的夹角很小答案(1)D(2)F′F F′(3)ABC4．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，得到的实验数据如下表：根据表中数据在图2－4－10中作出F －x 图象并求得该弹簧的劲度系数k ＝________N/m ；图2－4－10(2)某次实验中，弹簧秤的指针位置如图2－4－11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2.50 N ，请在下列虚线框中画出这两个共点力的合力F 合；(3)由图得到F 合＝________N.答案 (1)见解析图 53(说明：±2范围内都可)(2)2.10(说明：有效数字位数正确，±0.02范围内都可) 见解析图 (3)3.3(说明：±0.02范围内都可)5．甲、乙、丙三位同学做“互成角度的两个力的合成”实验，所用弹簧测力计的量程为0～5 N ，他们都把橡皮条的一端固定在木板上的A 点，橡皮条的另一端通过细绳连接弹簧测力计，用两个弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O 点，如图2－4－12所示，此时细绳都与平板平行，用F1和F2表示拉力的方向和大小．甲同学：F1和F2的方向互相垂直，F1＝3.0 N 、F2＝3.8 N ；乙同学：F1和F2方向间的夹角约为30°，F1＝F2＝4.0 N ；丙同学：F1和F2方向间的夹角约为120°，F1＝F2＝4.0 N ．这三位同学中操作不正确的是哪一位？并说明原因．图2－4－11图2－4－12解析甲同学：F1和F2的方向互相垂直，其合力大小小于5 N，小于弹簧测力计的最大测量值；乙同学：F1和F2方向间的夹角约为30°，其合力大小大于5 N，超过了弹簧测力计的最大测量值；丙同学：F1和F2方向间的夹角约为120°，其合力大小小于5 N，小于弹簧测力计的最大测量值；这三位同学中操作不正确的是乙同学．答案操作不正确的是乙同学，因为他这两个力的合力超过了弹簧测力计刻度的最大值5 N，之后再用一个弹簧测力计拉橡皮条时拉不到O点.。
实验 验证力的平行四边形定则
6.使用弹簧测力计测力时,读数应尽量大些,但不能超出它的测量范围.
高中·物理
(教师参考) 其他方案
原理:利用钩码代替弹簧测力计拉橡皮条.
器材:方木板、白纸、钩码七个(质量相等的)、橡皮条、光滑硬棒(2个)、 细绳套、三角板、刻度尺、图钉(若干).
步骤:
(1)将一根橡皮条的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上,另一端绑上两 根细线.
皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳套.
(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 .
高中·物理
A.图(乙)中的F是力F1和F2合力的理论值,F′是力F1和F2合力的实验测量值
B.图(乙)中的F′是力F1和F2合力的理论值,F是力F1和F2合力的实验测量值 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 解析:(1)理论值是利用平行四边形定则作出的合力,实验值是利用一个 弹簧测力计时的拉力的值,选项B正确;在本实验中,细绳套换成橡皮条 只是使测力计位置改变,不会对实验结果产生影响,选项C正确. 答案:(1)BC
1.0 =0.05. 20.0 20.0 ×1 N=4.0 N,用刻度尺量得 F 合偏离 F 方向的距离为 1.0 mm,量得 OC 长为 5
答案:(2)①见解析
②4.0 0.05
高中·物理
(教师备用)
例2-1: (2017· 江西省宜春三中高一检测)李明同学在做“互成角度的
高中·物理
(2)本实验采用的科学方法是 A.理想实验法 C.控制变量法 B.等效替代法 D.建立物理模型法
.
解析:(2)本实验采用的是等效替代的方法,利用一个力的作用效果替代 两个力的作用效果,从而确定合力和分力的关系. 答案:(2)B
实验验证力的平行四边形法则
课题：验证力的平行四边形定则班级___________姓名_______________【实验目的】验证力的平行四边形定则.【实验原理】一个力F′的作用效果与两个共点力F1和F2的共同作用效果相同（都是把橡皮条在某一方向拉伸一定长度），所以F′为F1和F2的合力. 作出F′的图示，再根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F的图示，比较F′与F是否在实验误差允许范围内大小相等，方向相同.【实验器材】方木板、白纸、弹簧秤(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(几个).【实验步骤】(1) 用图钉把白纸钉在方木板上.(2) 把方木板平放在桌面上，用图钉把橡皮条的一端固定在A点(如上图所示)橡皮条的另一端拴上两个绳套.(3) 用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一位置O. 用铅笔描下O点的位置和两条细绳套的方向，并记录弹簧秤的读数. 注意在使用弹簧秤的时候，要使它的弹簧与木板平面平行.(4) 用铅笔和刻度尺从力的作用点(位置O)沿着两条绳套的方向画直线，按选定的标度作这两只弹簧秤的拉力F1和F2图示，以F1和F2为邻边，利用刻度尺和三角板作平行四边形，过O 点画平行四边形的对角线，即为合力F的图示.(5) 只用一只弹簧秤，通过细绳把橡皮条的结点拉到同样位置O.记下弹簧秤的示数和细绳的方向，过O点按同一标度作出这个力F′的图示.(6) 比较力F′与用平行四边形定则求得的合力F的大小和方向，看它们是否在实验误差允许范围内相等.(7) 改变两个分力F1和F2的大小和夹角，再重复做两次实验.【注意事项】(1) 使用弹簧秤前，要先观察指针是否指在零刻度处，若指针不在零刻度处，要设法调整指针，使之指在零刻度处. 再将两个弹簧秤的挂钩钩在一起，向相反方向拉，如果两个示数相同方可使用.(2) 实验中的两只细绳套不要太短.(3) 在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同.(4) 在使用弹簧秤施拉力时，拉力应沿弹簧秤的轴线方向. 弹簧秤中弹簧轴线、橡皮条、细绳套应该位于与纸面平行的同一平面内. 要防止弹簧秤卡壳，防止弹簧秤或橡皮条与纸面有摩擦.(5) 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.【巩固提高】（ ）1．某同学在做“验证力的平行四边形定则”实验时，利用坐标纸记下了橡皮绳的结点位置O 以及两只弹簧秤拉力的大小和方向，如右图所示，试在图中作出无实验误差情况下橡皮绳此时的拉力图示，并用F 3表示该力。
高中物理验证力的平行四边形定则实验
第一部分：概述1. 引出物理学中的力和平行四边形定则的概念在物理学中，力是一种能够改变物体运动状态或形状的物理量，它是导致物体加速度产生的原因。
平行四边形定则是力学中一个重要的定理，它描述了多个力共同作用在一个物体上时所产生的结果。
通过实验验证平行四边形定则，可以更深入地理解力的性质和作用。
2. 介绍本文要探讨的内容本文将介绍高中物理课程中一个常见的实验，即验证力的平行四边形定则。
我们将通过实验的具体步骤、原理和实验结果，全面展示该实验的重要性和意义。
第二部分：实验准备3. 实验仪器和材料准备- 弹簧测力计- 直线导轨- 滑块- 杂物组- 桌子、椅子等实验台面4. 实验原理- 力的平行四边形定则- 牛顿第二定律第三部分：实验步骤5. 实验操作步骤1）在实验台面上安装直线导轨，确保导轨平整稳固。
2）将滑块装在导轨上，并用弹簧测力计测量滑块所受重力，记录下测量值。
3）在滑块上方放置一重物，使其悬挂在滑块上，测量悬挂重物的重力大小，并记录下测量值。
4）移除悬挂重物，将其放置在滑块上方，使其与滑块构成一个夹角，并在弹簧测力计上分别测量平行于滑块的力和垂直于滑块的力的大小。
5）通过不同组合测量滑块所受的合力大小和方向，记录下各测量值。
第四部分：实验结果分析6. 数据处理和结果分析实验结果显示，当施加的力不平行时，合力的大小和方向会发生变化；而当施加的力平行时，合力的大小和方向仍可以通过平行四边形法则进行求解。
第五部分：实验结论7. 实验结论通过本次实验，我们验证了力的平行四边形定则，即当多个力共同作用于一个物体时，它们所产生的合力可以用平行四边形法则确定。
这一定律的验证进一步验证了牛顿第二定律，揭示了力的叠加定律的重要性和普遍性。
第六部分：总结8. 实验的意义和应用力的平行四边形定则是力学中的重要原理，它不仅有理论意义，而且在各种工程和科学研究中都有着广泛的应用。
通过本次实验，我们更深入地了解了力的性质和作用，并在实践中得到了验证和应用。
验证力的平行四边形定则
是正确的.(填
图 2－6－4
解析 (1)A 组中 N1＝N2＝2 时，只有当两力同向时，其合力才为 4，显然是无法完成实验的，其余的 3 组均可以满足三力平衡. (2)三力的大小可以直接用钩码的个数代替，故无需测出其 质量，只要记下结点 O 的位置及三力的方向即可； (3)F3 显然应该是竖直向下的，F1、F2 所作出的平行四边形 的对角线因为误差的原因不一定严格地竖直向上和 F3 平衡.
图 2－6－3
(1)改变钩码个数，实验能完成的是( A.钩码的个数 N1＝N2＝2，N3＝4 B.钩码的个数 N1＝N3＝3，N2＝4 C.钩码的个数 N1＝N2＝N3＝4 D.钩码的个数 N1＝3，N2＝4，N3＝5
)
(2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是(
)
A.标记结点 O 的位置，并记录 OA、OB、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 3 根绳子之间的夹角 D.用天平测出钩码的质量 (3)在作图时， 你认为图 2－6－4 中图 “甲”或“乙”)
三、实验器材 木板 1 块、白纸、图钉若干、橡皮条 1 段、细绳套(2 个)、 弹簧秤 2 个、三角板、刻度尺、量角器、铅笔等．
四、实验步骤 1．用图钉把 1 张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板上的 A 点， 用 2 条细绳 套结在橡皮条的另一端． 3．用 2 个弹簧秤分别钩住 2 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 2－6－1 所示)．
(2) 如果“力的平行四边形定则”得到验证，那么图乙中 cos α . cos β＝
图 2－6－5
【答案】 (1)②钩码个数 ( 或细线拉力 ) 橡皮筋与细线结点的位置 细线的方向(说明： 能反映细线方向的其他记录也可以) ③橡皮 筋与细线结点的位置与步骤②中结点的位置重合 钩码个数和 对应的细线方向 3 (2)4
实验 探究力的平行四边形定则
【学习目标】1、学会用弹簧测力计和细线测出力的大小与方向．2、运用力的图示法探究互成角度的两个共点力合成时遵循平行四边形定则．3、学会利用图象法处理实验数据，探究物理规律。
【知识要点】实验一验证力的平行四边形定则一、实验目的验证力的平行四边形定则．二、实验原理一个力F′的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点，所以力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，若相同，则说明互成角度的两个力合成时遵循平行四边形定则．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)，细芯铅笔．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．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．4．只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到_________，记下_________和___________．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．用铅笔和刻度尺从结点O沿两细绳套方向画直线，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为邻边用刻度尺作平行四边形，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．2．用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出只用一只弹簧测力计时的拉力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．读数误差减小读数误差的方法：选择相同的弹簧测力计并调整好零刻度；弹簧测力计数据在允许的情况下，尽量大些，读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录．2．作图误差减小作图误差的方法：作图时要画准结点O的位置和两个测力计的方向．两个分力F1、F2间的夹角越大，用平行四边形定则作出的合力F的误差ΔF就越大，所以实验时不要把F1、F2间的夹角取得太大；作图比例要恰当．七、注意事项1．在同一次实验中，使橡皮条拉长时，结点O位置一定要相同．2．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°～90°之间为宜．3．读数时应注意使弹簧测力计与木板平行，并使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条直线上，避免弹簧测力计的外壳和弹簧测力计的限位孔之间有摩擦．读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度，在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下，拉力的数值尽量大些．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．5．在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些．【例1】如图所示，某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮筋(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分别挂在墙上的两个钉子A、B上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为O，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物．(1)为完成该实验，下述操作中必需的是________．a．测量细绳的长度 b．测量橡皮筋的原长c．测量悬挂重物后橡皮筋的长度d．记录悬挂重物后结点O的位置(2)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2】在“验证力的平行四边形定则”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)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．建立物理模型法实验二探究弹力和弹簧伸长量的关系一、实验目的1．探究弹力和弹簧伸长量的关系．2．学会利用图象法处理实验数据，探究物理规律．二、实验原理1．如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等．2．用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x，建立直角坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组(x、F)对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量间的关系．三、实验器材铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、重垂线．四、实验步骤1．将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长．2．如图所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，测出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1，填入自己设计的表格中．3．改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5，并得出每次弹簧的伸长量x1、x2、x3、x4、x5.钩码个数长度伸长量x 钩码质量m 弹力F0 l0＝1 l1＝x1＝l1－l0m1＝F1＝2 l2＝x2＝l2－l0m2＝F2＝3 l3＝x3＝l3－l0m3＝F3＝⋮⋮⋮⋮⋮五、数据处理1．以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图．连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线．2．以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数．首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数．3．得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义．六、误差分析1．本实验的误差来源之一是由弹簧拉力大小的不稳定造成的，因此，使弹簧的悬挂端固定，另一端通过悬挂钩码来充当对弹簧的拉力，可以提高实验的准确度．2．弹簧长度的测量是本实验的主要误差来源，所以，应尽量精确地测量弹簧的长度．3．在F－x图象上描点、作图不准确．七、注意事项1．每次增减钩码测量有关长度时，均需保证弹簧及钩码不上下振动而处于静止状态，否则，弹簧弹力将可能与钩码重力不相等．2．弹簧下端增加钩码时，注意不要超过弹簧的限度．3．测量有关长度时，应区别弹簧原长l0、实际总长l及伸长量x三者之间的不同，明确三者之间的关系．4．建立平面直角坐标系时，两轴上单位长度所代表的量值要适当，不可过大，也不可过小．5．描线的原则是，尽量使各点落在描出的线上，少数点分布于线两侧，描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线．6．记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位．【例3】以下是一位同学做“探究弹簧伸长量与弹力的关系”的实验．(1)下列的实验步骤是这位同学准备完成的，请你帮这位同学按操作的先后顺序，用字母排列出来是______________．A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来B．记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺上C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，并分别记下钩码静止时，弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内，然后取下钩码E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式F．解释函数表达式中常数的物理意义(2)这位同学探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系所测的几组数据在图中坐标上已描出：①在图中的坐标上作出Fx图线．②写出曲线的函数表达式(x用cm作单位)【例5】(2010·浙江理综·21Ⅰ)在“探究弹簧弹力大小与伸长量的关系”的实验中，甲、乙两位同学选用不同的橡皮绳代替弹簧．为测量橡皮绳的劲度系数，他们在橡皮绳下端依次逐个挂上钩码(每个钩码的质量均为m＝0.1 kg，取g＝10 m/s2)，并记录绳下端的坐标X加i(下标i表示挂在绳下端的钩码个数)，然后逐个拿下钩码，同样记录绳下端的坐标X减i，绳下端坐标的平均值Xi＝(X加i＋X减i)/2的数据如下表：挂在橡皮绳下端的钩码个数橡皮绳下端的坐标(Xi/mm)甲乙1 216.5 216.52 246.7 232.03 284.0 246.54 335.0 264.25 394.5 281.36 462.0 301.0 (1)同一橡皮绳的X加i________X减i(填“大于”或“小于”)．(2)________同学的数据更符合实验要求(填“甲”或“乙”)．(3)选择一组数据用作图法得出该橡皮绳的劲度系数k(N/m)．(4)为了更好的测量劲度系数，在选用钩码时需考虑的因素有哪些？图象法处理实验数据作图的规则：(1)要在坐标轴上标明轴名、单位，恰当地选取纵轴、横轴标度，并根据数据特点正确确定坐标起点，使所作出的图象几乎占满整个坐标图纸．若弹簧原长较长，则横坐标起点可以不从零开始选择．(2)作图线时，尽可能使直线通过较多坐标描点，不在直线上的点也要尽可能对称分布在直线的两侧(若有个别点偏离太远，则是因偶然误太大所致，应舍去)．(3)要注意坐标轴代表的物理量的意义，注意分析图象的斜率、截距的意义．。
验证力的平行四边形定则
实验验证力的平行四边形定则一、实验原理：等效替代思想二、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60°～100°之间为宜．(3)尽量减小误差①在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内，形变应尽量大一些．②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．小结：为了提高精确度应:测力计的示数适当大些，两力夹角适当大些，标度适当小些，标注细线方向的两点间距和离结点的距离适当远些.三、操作不忘“三”“二”“一”.（1）两弹簧测力计拉橡皮条时，“三记录”：记录两测力计的示数，两细绳的方向和结点O的位置.（2）用一个弹簧拉橡皮条时，“两记录”：记录测力计的示数和细绳的方向.（3）“一注意”：在同一实验中结点O位置的必须在同一位置.图解：F为两个弹簧测力计的拉力F1F2的通过作平行四边形的对角线.F/是一个弹簧拉时测力计的示数，即合力，沿AO方向。
比较F和F/验证平行四边形定则.1.（DP39例2）某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则．实验步骤： 甲①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． ②如图甲所示，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，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为O 1、O 2，记录弹簧秤的示数F ，测量并记录O 1、O 2间的距离(即橡皮筋的长度)．每次将弹簧秤示数改变0.50 N ，测出所对应的L ，部分数据如下表所示： 乙③找出②中F ＝2.50 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F O O ′.④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示．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F OA ，OB 段的拉力记为F OB .完成下列作图和填空： (1) 利用(2)表中数据在图丙的坐标纸上画出F-L 图线，根据图线 丙求得L 0＝________cm.(2)测得OA ＝6.00 cm ，OB ＝7.60 cm ，则F OA 的大小为________N.解析： （1）通过描点、连线，F-L 图像如图1.由图可知原长L 0=10.0cm.(2) 在F 0A 和F 0B 作用下，橡皮筋的长度L=13.60cm. 伸长量△x=L-L 0=3.60cm. 由图1可求劲度系数m./50m /10)0.1005.15(05.22N N k ≈⨯--=- 则F 0A =F 0B =k △x=1.80N.(备注橡皮筋搭在光滑的秤钩上，为同一条橡皮筋上的力处处相等）.2．(实验器材的创新)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，该类型传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负．B 固定不动并通过光滑铰链连接一直杆，A 可沿固定的圆弧形轨道(圆心在O 点)移动，A 连接一不可伸长的轻绳，轻绳另一端系在F/N 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 L/ cml 010.9712.0213.0013.9815.05杆右端O 点构成支架，实验时始终保持杆在水平方向，取重力加速度大小g ＝10 m/s 2，计算结果保留一位有效数字．操作步骤如下①测量轻绳与水平杆的夹角θ； ②对两个传感器进行调零； ③用另一根轻绳在O 点悬挂一钩码，记录两个传感器的读数； ④取下钩码，移动A ，改变θ角；⑤重复上述实验步骤，得到的数据记录在表格中.F 1/N 2.001 1.155 … 1.156 2.002 F 2/N －1.733 －0.578 … 0.579 1.734 θ30°60°…120°150°(1)12________kg.挂上钩码后，A 沿固定轨道移动过程中轻绳AO 上的力的最小值为______N.(2)每次改变θ角后都要对传感器进行调零，此操作目的是________．A ．事先忘记调零B ．可以完全消除实验的误差C ．消除直杆自身重力对结果的影响解析：（1）由于绳只能产生拉力，杆可产生拉力也能产生支持力，故A 对应F 1，B 对应F2.当θ=300时，结点受力如图，kg m mg F 1.0sin 1=⇒=θ 当θ=900时，OA 的拉力F 1最小，最小值为F 1min =mg=1N. (2)对传感器调零的目的：消除杆自身重力对结果的影响，故选C.3．(实验过程的创新)某实验小组用一支弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则，设计了如图所示的实验装置，固定在竖直木板上的量角器的直边水平，橡皮筋的一端固定于量角器的圆心O 的正上方A 处，另一端系绳套1和绳套2. (1)主要实验步骤如下：①弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O 点处，记下弹簧测力计的示数F ； ②弹簧测力计挂在绳套1上，手拉着绳套2，缓慢拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O 处，此时绳套1沿0°方向，绳套2沿120°方向，记下弹簧测力计的示数F ′；③根据力的平行四边形定则可得绳套1的拉力大小为________； ④比较____________，即可初步验证； ⑤只改变绳套2的方向，重复上述实验步骤．(2)将绳套1由0°方向缓慢转动到60°方向，同时绳套2由120°方向缓慢转动到180°方向，此过程中保持橡皮筋的结点在O 处不动，保持绳套1和绳套2的夹角120°不变，关于绳套1的拉力大小的变化，下列结论正确的是________．A ．逐渐增大B ．先增大后减小C ．逐渐减小D ．先减小后增大θmg2F 1F解析：（1）结点受力如图，,30cos ,30sin 02021F F F F ==故.331F F =比较F /和F 1的大小，即可初步验证. （2）正弦定理法：“一式一图像”.22110sin sin 120sin θθF F mg ==角度变化分析：θ1由钝角减小到900，sin θ1一直增大，故F 1一直增大.1F 2F FF1F 2F 1θ2θθsin。
实验验证力的平行四边形定则PPT精品课件
同时拉这两条细线，使橡皮条再伸长到O 点，读出秤的示数F2。
C. 用弹簧秤连接一条细线拉橡皮条， 使它的一端伸长到O点，读出F1；再换用 另一细线与弹簧秤连接橡皮条，使它的一
端仍然伸长到O点，读出F2。
D. 把两根细线中的一条细线与弹簧 秤连接，然后同时拉这两天细线，使橡皮 条的一端伸长到O点，记下两细线的方向 及秤的示数F1；放回橡皮条后，将弹簧秤 连接到另一根细线上，再同时拉这两条细 线，使橡皮条一端伸长到O点，并使两条 细线位于记录下来的方向上，读出弹簧秤 的读数F2。
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贾思勰和《齐民要术》 北 朝的贾思勰（xi6），是我 国历史上著名的农学家。
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祖冲之
他最突出的贡献，是 继刘徽的成就之后， 在世界上第一次把圆 周率的数值，精确地 推算到小数点以后的 第七位数字，也就是 在3.1415926和 3.1415927之间。这 比欧洲早了1000多年。
[变式练习]将下述实验步骤按正确顺 序排列应是__________。
(1)在白纸上按比例做出两个力F1和F2 的图示，根据平行四边形定则作图求出合 力F。
(2)只用一只测力计，通过细绳把橡 皮条的结点拉到同样的位置。
(3)记下两测力计读数，描出两细绳 的方向。
(4)在水平放置的木板上，垫一张白 纸，用图钉固定，把橡皮条的一端固定 在板上P点，用两条细绳连接在橡皮条的 另一端，通过细绳同时用两个测力计互 成角度地拉橡皮条，使橡皮条与细绳的 连接点到达某一位置，并记下此位置。
实验三验证力的平行四边形定则
1实验 验证力的平行四边形定则实验器材方木板、白纸、弹簧秤(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉若干、细芯铅笔. 实验步骤①用图钉把白纸钉在放于水平桌面的方木板上.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.③用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置O ，如图标记，记录两弹簧秤的读数，用铅笔描下O 点的位置及此时两个细绳套的方向.④用铅笔和刻度尺从结点O 沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧秤的读数F 1和F 2的图示，并以F 1和F 2为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形，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.⑤只用一只弹簧秤钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样的位置O ，记下弹簧秤的读数F ′和细绳的方向，用刻度尺从O 点按选定的标度沿记录的方向作出这只弹簧秤的拉力F ′的图示.⑥比较一下，力F ′与用平行四边形定则求出的合力F 的大小和方向. ⑦改变两个力F 1与F 2的大小和夹角，重复实验两次.1.实验时，弹簧秤必须保持与木板平行，且拉力应沿轴线方向，以减小实验误差.测量前应首先检查弹簧秤的零点是否准确,注意使用中不要超过其弹性限度,弹簧秤的读数应估读到其最小刻度的下一位.弹簧秤的指针,拉杆都不要与刻度板和刻度板末端的限位卡发生摩擦.2.在满足合力不超过弹簧秤量程及橡皮条形变不超过其弹性限度的条件下,应使拉力尽量大一些,以减小误差.3.画力的图示时,应选定恰当的标度,尽量使图画得大一些,但也不要太大而画出纸外,要严格按力的图示要求和几何作图法作图.4.在同一次实验中,橡皮条拉长的结点O 位置一定要相同.5.由作图法得到的F 和实验测量得到的F ′不可能完全符合,但在误差允许范围内可认为是F 和F ′符合即可. 同步练习1、在做“验证力的平行四边形定则”实验时：(1)除已有的器材(方木板、白纸、弹簧秤、细绳套、刻度尺、图钉和铅笔)外，还必须有 _______和________.(2)要使每次合力与分力产生相同的效果，必须（）A．每次将橡皮条拉到同样的位置B．每次把橡皮条拉直C．每次准确读出弹簧秤的示数D．每次记准细绳的方向(3)为了提高实验的准确性，减小误差，实验中应注意什么?2.在“验证力的平行四边形定则”实验中，橡皮条一端固定在木板上，用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一位置O点．以下操作中错误的是（）A.同一次实验过程中，O点的位置允许变动B.在实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤的刻线C.实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条结点拉到O点D.实验中，把橡皮条的结点拉到O点时，两秤之间的夹角应取90°不变，以便于计算合力的大小3.下面列出的措施中，哪些是有利于改进本节实验结果的( )A.橡皮条弹性要好，拉到O点时拉力适当大些B.两个分力F1和F2间的夹角要尽量大些C.拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧测力计平行贴近木板面D.拉橡皮条的绳要细，而且要稍长一些4.在“验证力的平行四边形定则”的实验中，为了减小实验误差，应注意（）A.描点、作图时的铅笔应尖一些，图的比例适当大一些B.拉橡皮条的细绳适当长一些C.在用两个弹簧测力计拉时，两细绳间的夹角尽量大些D.在用两个弹簧测力计拉时，两个弹簧测力计的示数适当大些5.李明同学在做“互成角度的两个力的合成”实验时，利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两只弹簧秤拉力的大小，如图（a)所示，（1）试在图(a)中作出无实验误差情况下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________.23A.两弹簧秤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，两弹簧秤的拉力是分力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秤拉力的效果相同D.若只增大某一只弹簧秤的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整一只弹簧秤拉力的大小即可(3)图(b)所示是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果,其中哪一个实验比较符合实验事实？（力F ′是用一只弹簧秤拉时的图示）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：___________________________________________.答案：（1）（2）AC （3）张华做的符合实验事实（4）1、F 1的方向比真实方向偏左.2、F 2的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左.3、作图时两条虚线不分别与F 1线和F 2线平行.5.在“验证力的平行四边形定则”的实验中某同学的实验情况如图甲所示，其中A 为固定橡皮筋的图4钉，O 为橡皮筋与细绳的结点，OB 和OC 为细绳.图乙是在白纸上根据实验结果画出的图.（1）图乙中的_______是力F 1和F 2的合力的理论值；_________是力F 1和F 2的合力的实际测量值. （2）在实验中，如果将细绳也换成橡皮筋，那么实验结果_______会发生变化？（“变”或“不变”） 6.如图所示，在共点力合成的实验中橡皮筋一端固定于P 点，另一端连接两个弹簧秤，使这端拉至O 点，现使F 2大小不变地沿顺时针转过某一角度，相应地使F 1的大小及图中β角发生变化.则相应的变化可能是( )A.F 1一定增大B.F 1也可能减小C.F 1若增大，β角一定减小D.F 1若增大，β角可能增大5答案：AD专题：力的分解的几种常见的情况和力的正交分解法一．力的分解的几种常见的情况1．已知两个分力的方向（在同一直线上的情况除外），有唯一解。
探究力的平行四边形定则
探究力的平行四边形定则我们先来看看什么是探究力。
其实就像我们生活中的各种力量，有时候是一种推动，有时候又是一种拉动。
比如，当你用力拉开一个大门，你会发现其实有两个力在作斗争，一个是你拉的力，一个是门的阻力。
说到这里，平行四边形定则就是用来描述这种情况的，它告诉我们，当两个力同时作用在一个物体上时，我们可以把这两个力看作是一个大力的结果，形成一个平行四边形的结构。
想象一下，如果你和你的朋友各自从两个不同的方向推那个大球，最后那个球是怎么移动的？就是这个道理。
平行四边形定则在生活中无处不在。
比如你在做运动，推杆、拉绳，甚至开车转弯，这些都是在应用这个定则。
想象一下，开车转弯时，车子的速度和方向就像是两个力。
车子转弯的那一刻，所有的力量都在交织，这就像是在编织一幅美丽的画卷。
而这个定则就像是画卷上那些神秘的线条，让你能更好地理解如何控制这幅画。
要是没有这个定则，开车就像是在黑暗中摸索，真的是让人担心。
说到这里，我们不妨想想那些小朋友玩飞行器的场景。
他们在操场上把纸飞机扔出去，那一刻，纸飞机飞起来的时候，周围的小朋友们都在欢呼。
纸飞机飞行的原理也和这个定则有关系。
每一阵风、每一个推力，都在共同作用。
小朋友们兴奋的样子，就像是看到了魔法一样。
平行四边形定则让我们理解了各种力量如何协同工作，就像小朋友们齐心协力，把那飞机飞得更高，更远。
你知道吗，学习这个定则其实很有趣。
我们可以做一些小实验。
拿一根绳子，分别用不同的力量拉它，看看绳子的移动方向。
哇，瞬间就能明白力量的平衡和组合。
就像打麻将，有时候需要灵活变通，才能赢得胜利。
想想你和朋友们一起玩的时候，那种热烈的气氛，让人忍不住想要再来一局。
探究力的平行四边形定则就像是生活中的一把钥匙，打开了我们对力的理解。
不管是运动、工作，还是日常生活，都会用到这种思维方式。
试着在生活中观察一下，发现这些力量之间的关系，会不会有种恍若发现新大陆的感觉？不妨和朋友们讨论一下，你会发现大家的看法千奇百怪，真的是乐趣无穷。
验证平行四边形定则
2、（2010天津卷）（2）在探究合力的方法时，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
【误差分析】 本实验误差的主要来源除弹簧测力计本身的误差外，还 有读数误差，作图误差。
【减小误差的方法】 1、弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行 2、弹簧秤读数不能太小，按有效数字正确读数和记录3、 拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远 些 4、画力的图示时应选择适当的单位长度，尽可能使图 画得大一些 5、用直尺、三角板作图，两力的对边要平行
【实验步骤】 1、用图钉把一张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板上的A点，有两条细绳套在 橡皮条的另一端。 3、用个弹簧秤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）。 4、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 评的读数，在白纸上按比例作出两个弹簧秤的拉力F1和F2的图 示。利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F。 5、只用一个弹簧秤，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相 同的位置O，记下弹簧秤的读数和细绳的方向，按同样的比例 用刻度尺从O点起做出这个弹簧秤的拉力F`的图示。 6、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。 7、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`是否在实验误码差允许的范围内相等。
实验三 验证力的平行四边形定则
实验三验证力的平行四边形定则误差分析本实验的误差除弹簧测力计本身的误差外，还主要来源于以下两个方面：1．读数误差减小读数误差的方法：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．2．作图误差减小作图误差的方法：作图时两力的对边一定要平行，两个分力F1、F2间的夹角越大，用平行四边形作出的合力F的误差ΔF就越大，所以实验中不要把F1、F2间的夹角取得太大．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60°～120°之间为宜．3．尽量减少误差(1)在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些．(2)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．热点一对实验原理及误差分析的考查【典例1】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测力计互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条．(1)实验对两次拉伸橡皮条的要求中，应该将橡皮条和绳的结点沿相同方向拉到________位置(填“同一”或“不同”)．(2)同学们在操作过程中有如下讨论，其中对减小实验误差有益的说法是________(填字母代号)．A．用两个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条时，拉力间的角度要小一些B．弹簧测力计、细绳、橡皮条要尽量与木板平行C．用两弹簧测力计同时拉细绳时两弹簧测力计示数之差应尽可能小D．标记同一细绳方向的两点要远些解析(1)只有拉到同一位置时，两次的作用效果才能相同．(2)用两个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条时，两力间的角度应较大一些，便于实验结果更准确，故A错误；弹簧测力计、细绳、橡皮条要尽量与木板平行，如果不平行会导致在木板上画出的力的图示与实际不符，故B正确；两弹簧测力计示数之差的大小对实验没有影响，故C错误；标记同一细绳方向的两点比较近时，所画直线的方向误差就较大，故D正确．答案(1)同一(2)BD【跟踪短训】1．对于“验证力的平行四形定则”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．细绳以及弹簧测力计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________．解析如果两个分力夹角太大，则合力很小，用平行四边形作图法得出的合力的误差也越大，所以实验中不能把夹角取得太大，A错；为了减小摩擦，橡皮条、细绳、弹簧测力计应在同一平面内，且弹簧测力计的方向要与拉力的方向保持在一条直线上，以免挂钩与弹簧测力计之间产生摩擦，B对；为了减小力的方向的误差，橡皮条的细绳要长些，标记方向时所画的两个点的距离要尽量远些，C正确；由于我们画力的图示时总是有一定的误差，为了减小画图时产生的误差，要用细芯铅笔，画的图要适当大一些，而且每个力都不应该太小，所以D正确．答案BCD热点二实验过程及数据处理1．实验过程应注意(1)结点O①定位O点时要力求准确．②同一次实验中橡皮条拉长后的O点必须保持不变．(2)拉力①用弹簧秤测拉力时要使拉力沿弹簧秤轴线方向．②应尽量使橡皮条、弹簧秤和细绳套位于与纸面平行的同一平面内．③两个分力F1、F2间的夹角θ不要太大或太小．(3)作图①在同一次实验中，选定的比例要相同．②严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力．2．操作不忘“三”“二”“一”用两个弹簧秤拉橡皮条时的“三记录”(记录两弹簧秤示数、两细绳方向和结点O的位置)，用一个弹簧秤拉橡皮条时的“二记录”(记录弹簧秤示数和细绳方向)及“一注意”(结点O的位置必须在同一位置)等．【典例2】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，先用一个弹簧秤拉橡皮条的另一端到某一点并记下该点的位置；再将橡皮条的另一端系两根细绳，细绳的另一端都有绳套，用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条．(1)某同学认为在此过程中必须注意以下几项：A．两根细绳必须等长B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上C．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行D．在用两个弹簧秤同时拉细绳时要注意使两个弹簧秤的读数相等E．在用两个弹簧秤同时拉细绳时必须将橡皮条的另一端拉到用一个弹簧秤拉时记下的位置其中正确的是________(填入相应的字母)．(2)“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图1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．图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的示意图．图1①图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________．②本实验采用的科学方法是________．A．理想实验法B．等效替代法C．控制变量法D．建立物理模型法图2(3)某同学在坐标纸上画出了如图2所示的两个已知力F1和F2，图中小正方形的边长表示2 N，两力的合力用F表示，F1、F2与F的夹角分别为θ1和θ2，关于F1、F2与F、θ1和θ2关系正确的有________________________________________________________________________．A．F1＝4 N B．F＝12 NC．θ1＝45°D．θ1<θ2解析(1)两细绳套不要太短，但是不一定要等长，选项A错误；橡皮条与两绳夹角的平分线是否在同一直线上，由两分力的大小和方向决定，选项B错误；用弹簧秤拉细绳套时，弹簧秤与木板平面必须平行，选项C正确；验证力的平行四边形定则实验中，测量分力大小的两个弹簧秤的读数不一定要相等，选项D 错误；在同一次实验中，需要保持F1和F2的作用效果与合力F的作用效果相同，即拉到同一位置，所以选项E正确，答案为C、E.(2)F′是利用一个弹簧秤将橡皮条拉到结点O位置的力，F是利用平行四边形定则作出的与F′作用效果相同的两个分力F1和F2的合力，所以沿AO方向的力一定是F′.本实验中，需要保证单个拉力的作用效果与两个拉力的作用效果相同，即采用了等效替代法．(3)以F1和F2为邻边作平行四边形，如图所示，其对角线表示合力F，由图可知，F1＝4 2 N，F＝12 N，θ1＝45°，θ1>θ2，所以选项B、C正确．答案(1)CE(2)①F′②B(3)BC【跟踪短训】2．(2012·浙江卷，22)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．图3(2)某次实验中，弹簧秤的指针位置如图4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2.50 N ，请在下列虚线框中画出这两个共点力的合力F 合；图4(3)由图得到F 合＝________N.解析 (1)以水平方向为x 轴，竖直方向为F 轴，建立直角坐标系，然后描点，选尽可能多的点连成一条线，其图线的斜率即为弹簧的劲度系数k ，在直线上任取一点，如(6×10－2,3.2)，则k ＝ 3.26×10－2N/m ≈53 N/m.(2)弹簧秤的读数为2.10 N ，选标度合力的图示如图所示．(3)经测量，合力F 合＝3.3 N.答案 (1)见解析图 53(说明：±2范围内都可)(2)2.10(说明：有效数字位数正确，±0.02范围内都可) 见解析图 (3)3.3(说明：±0.02范围内都可)探究高考命题视角以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现拓展性、开放性、探究性等特点．视角1 考查对实验原理的理解、实验方法的迁移视角2 实验器材的改进(1)用橡皮筋――→替代弹簧秤三个相同的橡皮筋，可将三个橡皮筋系于一点，互成角度地将它们拉长，记下各自的拉力方向，伸长后的长度，并测出原长，根据伸长量确定三个拉力的大小关系，再结合力的图示作图验证平行四边形定则．(2)使用力的传感器——用力传感器确定各力的大小，同时确定细绳中拉力的方向，再结合力的图示作图验证平行四边形定则．(3)钩码――→替代弹簧秆图5【典例3】有同学利用如图5所示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，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2和F3，回答下列问题：(1)改变钩码个数，实验能完成的是()．A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4B．钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4D．钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5(2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是()．A．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度C．用量角器量出三段绳子之间的夹角D．用天平测出钩码的质量(3)在作图时，你认为图6中________是正确的．(填“甲”或“乙”)图6解析(1)实验中的分力与合力的关系必须满足：|F1－F2|≤F3≤F1＋F2，因此B、C、D选项是可以的．(2)A(3)甲实验中F3是竖直向下的．答案(1)BCD(2)A(3)甲【探究跟踪】图7如图7所示，某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮筋(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分别挂在墙上的两个钉子A、B上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为O，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物．(1)为完成该实验，下述操作中不需要的是________．A．测量细绳的长度B．测量橡皮筋的原长C．测量悬挂重物后橡皮筋的长度D．记录悬挂重物后结点O的位置(2)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________________________________________________________________________．解析(1)用橡皮筋验证平行四边形定则需要测量的是三条橡皮筋的伸长量及其拉伸的方向，与细绳的长度无关，故上述操作中A不需要，B和C是需要的；为了确保力的合成的等效性，悬挂重物后结点O的位置必须相同，所以上述操作中的D也是必需的．(2)因为钉子的位置已固定，为了继续进行实验，可改变重物的质量再次进行验证．答案(1)A(2)更换不同的小重物1．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近些解析(1)本实验的目的是为了验证力的平行四边形定则，即研究合力与分力的关系，根据合力与分力是等效的，本实验橡皮条两次沿相同方向拉伸的长度要相同，故A错误，B正确．在白纸上标下第一次橡皮条和绳的结点的位置，第二次将橡皮条和绳的结点拉到相同位置，表明两次效果相同，即两个拉力和一个拉力等效，而弹簧称不必拉到相同刻度．故C错误，D正确．(2)本实验是通过在白纸上作力的图示来验证平行四边形定则，为了减小实验误差，弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板与平行，否则，作出的是拉力在纸面上的分力，误差较大，两细绳长度不需要相同．故A 错误，B正确．用两弹簧秤同时拉细绳时弹簧读数没有要求，只要使得两次橡皮条拉伸到同一点就行．故C错误．弹簧秤标记同一细绳方向的两点要远些，作图时产生的角度误差会减小，故D错误．答案(1)BD(2)B图82．某同学用如图8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．解析(1)由题图知，弹簧测力计A的最小刻度值为0.2 N，读数为3.6 N.(2)验证力的平行四边形定则，一定要记好合力与两分力的大小与方向，与结点位置无关，D错；M的重力即合力，A对；测量前弹簧测力计调零才能测量准确，B对；拉线与木板平行才能保证力在木板平面内，C对．(3)对O点受力分析如图所示，可见若减小F OA可调节F OB的大小或方向，调节OA方向或减小物重G 等．答案(1)3.6(2)D(3)①减小弹簧测力计B的拉力；②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)．3．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和方向，如图9(a)所示．图9(1)试在图(a)中作出无实验误差情况下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(3)如图(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)________________________________________________________________________．(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)________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.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；正确的选项只有A、C.(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(4)见解析。
实验一探究力的平行四边形定则
实验一探究力的平行四边形定则实验目的1．学会用弹簧测力计和细线测出力的大小与方向．2．运用力的图示法探究互成角度的两个共点力合成时遵循平行四边形定则．实验原理一个力F′的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到________，所以力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′的大小和方向是否相同，若相同，则说明互成角度两个力合成时遵循______________．实验器材方木板一块、白纸、弹簧测力计(两只)、________、细绳套(两个)、________、________、图钉(几个)、细芯铅笔．实验步骤1．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，橡皮条的另一端拴一短绳，细绳的另一端拴上两个细绳套．2．用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一位置O，如图1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．图13．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套的方向．4．用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧度尺作平行四边形，过O点画平行四测力计的读数F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻边形的对角线，此对角线即为合力F的图示．5．用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出只用一只弹簧测力计的拉力F′的图示．6．比较一下，力F′与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向是否相同．提示：每次实验保证结点位置保持不变，是为了使合力的作用效果与两个分力共同作用的效果相同，这是物理学中等效替换的思想方法．由于力不仅有大小，还有方向，若两次橡皮条的伸长长度相同但结点位置不同，说明两次效果不同，不满足合力与分力的关系，不能验证平行四边形定则．误差分析1．用两个测力计拉橡皮条时，橡皮条、细绳和测力计不在同一个平面内，这样得到的两个测力计的水平分力的实际合力比由作图法得到的合力小．2．结点O的位置和两个测力计的方向画得不准，造成作图的误差．3．两个分力的起始夹角α太大，如大于120°，再重做两次实验，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，因而测力计示数变化不显著，读数误差大．4．作图比例不恰当造成作图误差．注意事项1．不要直接以橡皮条的端点为结点，可拴一短细绳连两细绳套，以三绳交点为结点，应使结点小些，以便准确地记录结点O的位置．2．使用弹簧秤前，应先调节零刻度，使用时不能超过量程，拉弹簧秤时，应使弹簧秤与木板平行．被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致，拉动弹簧时不可与外壳相碰或摩擦．3．在同一次实验中，橡皮条伸长时的结点位置要相同．4．两拉力F1和F2夹角不宜过小，作力的图示，标度要一致．5．读数时应正对、平视刻度.题型一实验原理与方法【例1】“探究力的平行四边形定则”的实验如图2甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细线的结点，OB和OC为细绳．图2乙所示是在白纸上根据实验结果画出的图．(1)图2乙中的________是力F1和F2的合力的理论值；________是力F1和F2的合力的实际测量值．图2(2)在实验中，如果将细绳也换成橡皮筋，那么实验结果是否会发生变化？答：________.(选填“变”或“不变”)．(3)本实验采用的科学方法是()A．理想实验法B．等效替代法C．控制变量法D．建立物理模型法题型二实验步骤的考查【例2】某同学做“验证力的平行四边形定则”实验时的主要步骤是：A．在桌上平放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上一短细绳，细绳的另一端系上两个细绳套；C．用两个弹簧测力计分别钩住两个绳套，互成角度地拉橡皮条的同一结点，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O.记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；E．只用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳套的方向，按同一标度作出这个力F′的图示；F．比较F′与F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论．上述步骤中：(1)有重要遗漏的步骤的序号是________和________；(2)遗漏的内容分别是________________________________和________________________________________________________________________．[针对训练](2010·天津理综·9(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的拉橡皮条，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讨论，其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1．在做“互成角度的两个力的合成”实验时，橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点，以下操作中错误的是()A．同一次实验过程中，O点位置允许变动B．实验中，弹簧秤必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度C．实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到O点D．实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两弹簧秤之间夹角应取90°，以便于算出合力的大小2．探究力的平行四边形定则的实验原理是等效原理，其等效性是指()A．使两分力与合力满足平行四边形定则B．使两次橡皮筋与细绳套的结点都与某点O重合C．使两次橡皮筋伸长的长度相等D．使弹簧秤在两种情况下发生相同的形变3．(2011·绍兴市质量调测)在“验证力的平行四边形定则”中，采取下列哪些方法和步骤可减小实验误差()A．两个分力F1、F2间的夹角要适当大些B．两个分力F1、F2的大小要适当大些C．拉橡皮条的细绳要稍长一些D．实验前先把两个弹簧秤的钩子互相钩住，平放在桌子上，向相反方向拉动，检查读数是否相同图34．某同学利用如图3所示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，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力FTOA、FTOB和FT OC，回答下列问题：(1)改变钩码个数，实验能完成的是()A．钩码个数N1＝N2＝2，N3＝4B．钩码个数N1＝N3＝3，N2＝4C．钩码个数N1＝N2＝N3＝4D．钩码个数N1＝3，N2＝4，N3＝5(2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是()A．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度C．用量角器量出三段绳子之间的夹角D．用天平测出钩码的质量(3)在作图时，你认为图4中________是正确的．(填“甲”或“乙”)图45．(2009·山东·23(1)改编)请完成以下两小题．某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮筋(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分别挂在墙上的两个钉子A、B上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为O，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物．(1)为完成该实验，下述操作中必需的是________．a．测量细绳的长度b．测量橡皮筋的原长c．测量悬挂重物后橡皮筋的长度d．记录悬挂重物后结点O的位置(2)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________．图56．(2010·衡阳模拟)如图5所示，某小组同学利用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0.3 m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：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用另一绳在O点悬挂一个钩码，记录两个传感器读数④取下钩码，移动传感器A改变θ角重复上述实验(1)12______ kg(保留1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．因为事先忘记了调零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7．在做“验证力的平行四边形定则的实验”中，在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在A点上，另一端连接两根细线，然后通过细线用两个互成角度的弹簧秤来拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一点O，此时需记录下：(1)________________，(2)________________，(3)________________．然后改用一个弹簧秤把橡皮条拉到O点后再记录下：(4)________________，(5)________________．8．(2011·徐州市第三次调研测试)小明同学在学完力的合成与分解后，想在家里做“验证力的平行四边形定则”的实验．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，记下静止时弹簧测力计的读数F. C．将一根大约30cm长的细线从提带中穿过，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7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′.图7(1)在步骤C中，弹簧测力计的读数为________ N.(2)在步骤D中，合力F′＝__________ N.(3)若______________________________，就可以验证力的平行四边形定则．9．将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计．沿着两个不同的方向拉弹簧测力计．当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图8所示．这时弹簧测力计的读数可从图中读出．图8(1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为________ N和________ N.(2)在图9所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力．图9(3)图10(A)(B)两图是两位同学得到的实验结果，其中哪一个图符合实际？若合力测量值F′是准确的，则F与F′有误差的原因可能是哪些？图10实验学案10探究力的平行四边形定则【基础自主落实】实验原理同一点平行四边形定则实验器材橡皮条三角板刻度尺【热点题型精析】例1 F F′(2)不变(3)B解析(1)用平行四边形定则作图得到的是合力的理论值，即F；直接测量得到的是合力的实际测量值，即F′.(2)细绳的作用是对结点O施加不同方向的拉力F1、F2，换用橡皮筋拉结果是一样的．(3)力的合成与分解使用的是等效替代法，B正确．[规范思维]直接测得的是实际测量值，方向一定沿橡皮筋AO的方向，而用平行四边形作图得到的是实验的理论值，即F，由于实验误差的存在，F与F′是不一定重合的．例2 (1)C E(2)在C中未记下两细绳套的方向E中未说明是否把橡皮条的结点拉到了同一位置O解析(1)根据验证力的平行四边形定则的操作规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是C、E.(2)C中未记下两细绳套的方向．E中未说明是否把橡皮条的结点拉到了同一位置O. [规范思维]注意到拉力既有大小，又有方向，在本实验的操作中，一定要记录力的这两个要素．[针对训练]①BD②BD【课时效果检测】1．ACD[从橡皮条固定点到O点的连线方向，是合力的作用线方向，如果O点变动，那么合力的大小、方向都要变化，就不能验证力的平行四边形定则，故A选项错；C选项中，因一个弹簧秤已拉到最大量程，再通过另一个弹簧秤拉橡皮条到O点时，第一个弹簧秤可能超过最大量程，造成损坏，或读数不准，故C选项错；互成角度的两个力是利用平行四边形定则合成的，两个分力成任意角度都适用，不必成90°角，故D选项错．] 2．B3．ABCD4．(1)BCD(2)A(3)甲解析(1)实验中的分力与合力的关系必须满足：|F1－F2|<F3<F1＋F2，因此B、C、D选项是可以的．(2)A(3)甲实验中F3是竖直向下的．5．(1)bcd(2)要换不同的小重物解析(1)运用等效思想来验证平行四边形定则，即要验证以两力为平行四边形的邻边，作平行四边形，其对角线是否和合力相符．本小题中结点受三个力，其中两个力的合力与第三个力等大反向，故要测出各力的大小和方向，然后作出各力的图示，以两边为邻边做平行四边形，如果在实验误差允许的范围内平行四边形的对角线与第三个力等大反向，即可验证．为测量各力的大小故需要记录橡皮筋原长、悬挂重物后的长度以及悬挂重物后O点的位置，故应选b、c、d.(2)可以通过改变小重物改变各力的大小．6．(1)F10.05(2)C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＝F1·sinθ，当θ＝30°时，F1＝1.001 N，可求得m＝0.05 kg.(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．7．(1)两弹簧秤的读数(2)结点O的位置(3)两细线的方向(4)弹簧秤的读数(5)细线的方向(6)作图象时以O点为起点作F1、F2、F′的图示，且要按同一比例；要用三角板和刻度尺规范地作出平行四边形．8．(1)3.00(2)5.2±0.2(3)F′近似在竖直方向，且数值与F近似相等9．(1)2.50 4.00(2)见解析图(3)B图误差原因见解析解析(1)弹簧测力计的最小刻度为0.1 N，读数时应估读一位，所以读数分别为2.50 N 和4.00 N.(2)取一个小方格的边长表示0.50 N，作出两个力及它们的合力．(3)F′是用一个测力计拉橡皮条所得到的，其方向一定在橡皮条所在直线上，所以B图符合实际，误差的原因主要是弹簧测力计读数误差，确定分力方向不够准确等原因．。
实验验证力的平行四边形定则
实验:验证力的平行四边形定则[基本要求][数据处理]1.用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，作平行四边形，过O点画对角线即为合力F的图示.2.用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出只用一个弹簧测力计的拉力F′的图示.[误差分析]1.读数误差减小读数误差的方法：选择相同的弹簧测力计并调整好零刻度；在允许的情况下，弹簧测力计的示数应尽量大一些，读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录.2.作图误差减小作图误差的方法：作图时要画准结点的位置和两个测力计的方向.两个分力F1、F2间的夹角越大，用平行四边形定则作出的合力F的误差ΔF就越大，所以实验时不要把F1、F2间的夹角取得太大；作图比例要恰当.[注意事项]1.在同一次实验中，使橡皮条拉长时，结点位置一定要相同.2.用两个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°～90°为宜.3.读数时应注意使弹簧测力计与木板平行，并使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条直线上，避免弹簧测力计的外壳和弹簧测力计的限位孔之间有摩擦.读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度，在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下，拉力的数值应尽量大些.4.细绳套应适当长一些，以便于确定力的方向.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.5.在同一次实验中，画力的图示时所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些.考向1 对实验操作的考查[典例1]在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在板上一点，两个细绳套系在橡皮条的另一端.用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图所示.请将以下的实验操作和处理补充完整：(1)用铅笔描下结点位置，记为O；(2)记录两个弹簧测力计的示数F1和F2，沿每条细绳(套)的方向用铅笔分别描出几个点，用刻度尺把相应的点连成线；(3)只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O，记录测力计的示数F3，___________________；(4)按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F3；(5)根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F；(6)比较的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应的改进后再次进行实验.[解析] 使一个力F3的作用效果和两个力F1、F2的共同作用效果相同，都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到某点，则力F3就是这两个力F1、F2的合力.作出力F3的图示，再根据力的平行四边形定则作出力F1、F2的合力F的图示，比较F和F3的大小和方向是否相同，从而验证力的平行四边形定则.[答案] (3)沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把这些点连成直线(6)F和F3考向2 对数据处理的考查[典例2]某同学通过下述实验“验证力的平行四边形定则”.实验步骤：①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.②如图甲所示，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0.50 N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：甲乙F/N00.50 1.00 1.50 2.00 2.50l/cm l010.9712.0213.0013.9815.05③找出②中F＝2.50 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FOO′.④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示.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F OA，OB段的拉力记为F OB.完成下列作图和填空：(1)利用表中数据在图丙所示坐标纸上画出Fl图线，根据图线求得l0＝cm.丙(2)测得OA＝6.00 cm，OB＝7.60 cm，则F OA的大小为N.(3)在图丁中根据给出的标度，作出F OA和F OB的合力F′的图示.丁(4)通过比较F′与的大小和方向，即可得出实验结论.[解析] (1)在坐标系中描点，用平滑的曲线(直线)将各点连接起来，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧.如图甲所示，由图线可知与横轴的交点l0＝10.0 cm.(2)橡皮筋的长度l ＝OA ＋OB ＝13.60 cm ，由图甲可得F ＝1.80 N ，所以F OA ＝F OB ＝F ＝1.80 N.(3)利用给出的标度作出F OA 和F OB 的图示，然后以F OA 和F OB 为邻边作平行四边形，对角线即为合力F ′，如图乙所示.(4)F OO ′的作用效果和F OA 、F OB 两个力的作用效果相同，F ′是F OA 、F OB 两个力的合力，所以只要比较F ′和F OO ′的大小和方向，即可得出实验结论.[答案] (1)见解析图甲 10.0(9.8～10.1均正确)(2)1.80(1.70～1.90均正确) (3)见解析图乙(4)F OO ′考向3 实验创新与改进以本实验为背景，以实验中操作的注意事项、误差来源设置条件，或通过改变实验条件、实验仪器设置题目.1.考查对实验原理的理解、实验方法的迁移.2.实验器材的改进(1)橡皮筋――→替代弹簧测力计(2)钩码――→替代弹簧测力计[典例3]有同学利用如图所示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，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2和F3，回答下列问题：(1)改变钩码个数，实验能完成的是(填正确答案标号).A.钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4B.钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4C.钩码的个数N1＝N2＝N3＝4D.钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5(2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是(填正确答案标号).A.标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向B.量出OA、OB、OC三段绳子的长度C.用量角器量出三段绳子之间的夹角D.用天平测出钩码的质量(3)在作图时，你认为图示中(填“甲”或“乙”)是正确的.[解析] (1)实验中的分力与合力的关系必须满足：|F1－F2|≤F3≤F1＋F2，因此B、C、D 三项是可以的.(2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向.(3)F3的方向一定竖直向下，而F1和F2的合力方向由于测量误差可能偏离竖直方向，所以甲是正确的.[答案] (1)BCD (2)A (3)甲[典例4] 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.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.[解析] (1)弹簧测力计的最小刻度为0.2 N，所以A的读数为3.6 N.(2)根据三力平衡的特点可知，弹簧测力计A、B的拉力的合力与重物M的重力等值反向，故A项是必要的；弹簧测力计的零点误差影响各拉力的测量值，所以使用前需校零，B 项是必要的；只有拉线方向与木板平面平行，才能保证所研究的各力在同一平面内，C项也是必要的；实验中只需测出两拉力的大小和方向以及重物的重力即可验证平行四边形定则，而测力计A的拉力不同时O点的位置就不同，故没有必要使O点静止在同一位置，答案为D.(3)弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，说明拉弹簧测力计A的力大了，可行的解决方法有：①改变弹簧测力计B拉力的大小或方向：②减小重物M的质量(或将A更换成较大量程的弹簧测力计).[答案] (1)3.6 (2)D (3)①改变弹簧测力计B拉力的大小或方向；②减小重物M的质量(或将A更换成较大量程的弹簧测力计)。
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实验验证力的平行四边形定则
一、【实验目的】
1.会使用弹簧测力计.
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】
1.等效法：使一个力F′的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点，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，如图所示.
2.平行四边形法：根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示.
3.验证：比较F和F′的大小和方向是否相同，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.
三、【实验器材】
方木板、白纸、弹簧测力计、橡皮条、细绳套、三角板、刻度尺、图钉、铅笔
四、【实验步骤】
（1）安装好实验器材，用两个弹簧测力计分别勾住绳套，互成角度拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点达到某一位置O，如图所示，记下两弹簧的读数F1 F2，及两条细绳的方向。
（2）只用一只弹簧测力计，通过细绳把橡皮条的结点拉到同样的位置O，读出并记录弹簧测力计的读数F′，同时记下细绳的方向．（3）按照相同的标度作出F1，F2及F~的图示，比较F与F′的差异。
（４）做完实验，整理仪器，有序退场。
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五、【实验数据处理】
①作力的合成图，要使用刻度尺和圆规作图，将图画的适当的大
一些、美观、准确，要严格按力的图示要求和几何作图法作出合力。
②由作平行四边形法得到的F和实际测量得到的F~不可能完全重
合，一般大小和方向的偏差在10%以内（角度在5度以内），即可认为验证了平行四边形定则。
六、【实验注意事项】
1、使用弹簧测力计前，要先观察指针是否指在零刻度处，否则要调零；再将两个弹簧测力计的挂钩钩在一起，向相反方向拉，如果两个示数相同可使用（另外本实验不需要量角器，按照拉力角度作图即可）
2、试验中的两个细绳套不要太短，适当长度即可；两个拉力的夹角不宜太大或太小，在60-100之间为宜，拉力角度不需要垂直。
3、在同一实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同，每次一定要同时记下拉力的大小和对应的方向。
4、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。
5、在同一实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当。
特别提醒：记录每一次结点O的位置（保证作用效果一样）
每次拉力的大小以及它的方向
F是理论值（平行四边形的对角线）
F′是实验值，与OA共线。
七、【误差分析】
1、弹簧测力计本身不够准确造成系统误差
2、弹簧测力计读数和作图不准造成偶然误差
3、实验操作过程中由于拉力不完全平行纸面、摩擦等造成的偶然误差。