物理探究性实验探究合力与分力的关系力的平行四边

《验证力的平行四边形定则》《探究合力与分力之间的关系》

一、实验目的

1．会用弹簧秤和细线测出力的大小和方向．

2．验证互成角度的两个共点力的合成，遵从平行四边形定则(或《探究合力与分力之间的关系》)

二、实验原理

此实验是要用互成角度的两个力与一个力产生相同的效果(即：使橡皮条在某一方向伸长一定的长度)，看其用平行四边形定则求出的合力与这一个力是否在实验误差允许范围内相等．如果在实验误差允许范围内相等，就验证了力的平行四边形定则．

三、实验器材

方木板一块，弹簧秤两个，白纸，橡皮条一段，细绳套两个，图钉(若干)，三角板，刻度尺，铅笔．四、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，把两条细绳套结在橡皮条的另一端．

③用两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，并记录弹簧秤的读数．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.(或利用刻度尺和三角板作出F1和F2的图示)

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′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．

(或把表示F1、F2、F′的图示的箭头用虚线连接起来，观察分析F′与F1、F2之间的关系，是否构成平行四边形)

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′是否在实验误差允许的范围内相等．(或观察分析每次F′与F1、F2之间的关系，是否构成平行四边形)

五、验证力的平行四边形的注意事项

1．不要直接以橡皮条端点为结点，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．不要用老化的橡皮条，检查方法是用一个弹簧秤拉橡皮条，要反复做几次使橡皮条拉伸到相同的长度看弹簧秤读数有无变化．

3．同一次实验中橡皮条拉长后的结点位置O必须保持不变．

4．弹簧秤在使用前应将其水平放置，然后检查、校正零点，将两弹簧秤互相钩着水平拉伸．选择两只读数完全一致的弹簧秤使用．

5．施拉力时要沿弹簧秤轴线方向，应尽量位于与纸面平行的同一平面内．

6．使用弹簧秤时，拉力适当得大一些．

7．画力的图示时应选择适当的标度，尽量使图画大一些，要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．

六、误差分析

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刻度，要按有效数字正确读数和记录．

2．作图误差：

减少作图误差的方法：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.

试题精选

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？

(4)在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学的实验结果如图所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳结点的位置．图中__________是力F1与F2的合力的理论值；________是力F1与F2的合力的实验值．通过把__________和__________进行比较，验证平行四边形定则．

2、某同学做“验证力的平行四边形定则”实验时，主要步骤是：

A．在桌上放一块方木板，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两条细绳，细绳的另一端系着绳套；

C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O.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．只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示；

F．比较F′和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______________．

3、在“验证力的平行四边形定则”实验中，除了必要的器材外，只用一只弹簧测力计，能完成本实验吗？如果能，应如何操作？

4、在“验证力的平行四边形定则”的实验中，不用弹簧测力计，只用三根相同的橡皮条、四个图钉、直尺、铅笔、三张白纸、平木板就可以验证力的平行四边形定则，请叙述实验步骤和方法．

5．图为“探究求合力的方法”的实验装置．

(1)下列说法中正确的是( )

A．在测量同一组数据F1、F2和合力F的过程中，橡皮条结点O的位置不能变化

B．弹簧测力计拉细线时，拉力方向必须竖直向下

C．F1、F2和合力F的大小都不能超过弹簧测力计的量程

D．为减小测量误差，F1、F2方向间夹角应为90°

(2)弹簧测力计的指针如图所示，由图可知拉力的大小为________ N.

6．(2009·山东，23)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______________．

7.做“验证力的平行四边形定则”的实验，在水平放置的木板上铺一张白纸，把橡皮条的一端固定在

木板的A点，橡皮条的另一端拴上两细绳套，如图所示，两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度拉橡皮条使之伸长，到达某一位置O时需记下________、______，描下________，再用一个弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条拉长，使结点到达位置________，再记下________．

8．如图所示，甲、乙两位同学在“验证力的平行四边形定则”的实验中所得到的实验结果，若用F表示两个分力F1、F2的合力，用F′表示F1和F2的等效力，则可以判断________(填“甲”或“乙”)同学的实验结果是符合事实的．