高三物理一轮复习 实验三 验证力的平行四边形定则课件

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1、实验三验证力的平行四边形定则【实验目的【实验目的】1.1.验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则。则。2.2.学会用作图法处理实验数据和得出实验结论。学会用作图法处理实验数据和得出实验结论。【实验原理【实验原理】等效思想等效思想: :使一个力使一个力FF的作用效果和两个力的作用效果和两个力F F1 1和和F F2 2的的作用效果相同作用效果相同, ,就是使同一条一端固定的橡皮条伸长到就是使同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点同一点O,O,即伸长量相同即伸长量相同, ,所以所以FF为为F F1 1和和F F2 2的合力的合力, ,作出作出力力FF

2、的图示的图示, ,再根据平行四边形定则作出力再根据平行四边形定则作出力F F1 1和和F F2 2的的合力合力F F的图示的图示, ,比较比较F F、FF在实验误差允许的范围内是在实验误差允许的范围内是否大小相等、方向相同。否大小相等、方向相同。【实验器材【实验器材】方木板、白纸、弹簧测力计方木板、白纸、弹簧测力计( (两只两只) )、橡皮条、细绳套、橡皮条、细绳套( (两个两个) )、三角板、刻度尺、图钉、三角板、刻度尺、图钉( (几个几个) )、铅笔。、铅笔。【实验过程【实验过程】1.1.仪器安装仪器安装: :(1)(1)用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。用图钉把白纸钉在水平桌面上的方

3、木板上。(2)(2)用图钉把橡皮条的一端固定在用图钉把橡皮条的一端固定在A A点点, ,橡皮条的另一端橡皮条的另一端拴上两个细绳套。拴上两个细绳套。2.2.测量与记录测量与记录: :(1)(1)用两只弹簧测力计分别钩住细绳套用两只弹簧测力计分别钩住细绳套, ,互成角度地拉互成角度地拉橡皮条橡皮条, ,使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置O O。记录。记录两弹簧测力计的读数两弹簧测力计的读数F F1 1、F F2 2, ,用铅笔描下用铅笔描下O O点的位置及点的位置及此时两细绳的方向。此时两细绳的方向。(2)(2)只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉只用一只弹

4、簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置到同样的位置O O。记下弹簧测力计的读数。记下弹簧测力计的读数FF和细绳套和细绳套的方向。的方向。(3)(3)改变两弹簧测力计拉力的大小和方向改变两弹簧测力计拉力的大小和方向, ,再重做两次再重做两次实验。实验。【数据处理【数据处理】1.1.用铅笔和刻度尺从力的作用点用铅笔和刻度尺从力的作用点( (位置位置O)O)沿着两绳套的沿着两绳套的方向画直线方向画直线, ,按选定的标度作这两只弹簧测力计的拉力按选定的标度作这两只弹簧测力计的拉力F F1 1和和F F2 2的图示的图示, ,利用刻度尺和三角板以利用刻度尺和三角板以F F1 1和和F F2 2为

5、邻边作为邻边作平行四边形平行四边形, ,过过O O点画平行四边形的对角线点画平行四边形的对角线, ,即为合力即为合力F F的图示。的图示。2.2.用刻度尺从用刻度尺从O O点按同样的标度沿记录的方向作出实验点按同样的标度沿记录的方向作出实验步骤中弹簧测力计的拉力步骤中弹簧测力计的拉力FF的图示。的图示。3.3.比较比较F F与与FF是否完全重合或几乎完全重合是否完全重合或几乎完全重合, ,从而验证从而验证平行四边形定则。平行四边形定则。【误差分析【误差分析】产生原因产生原因减小方法减小方法偶然偶然误差误差读数误差读数误差弹簧测力计数据在允许的条件下弹簧测力计数据在允许的条件下, ,尽量大些尽量

6、大些, ,读数时眼睛要正视读数时眼睛要正视作图误差作图误差两分力夹角不能太大或太小两分力夹角不能太大或太小, ,作图作图时两力的对边一定要平行时两力的对边一定要平行系统系统误差误差弹簧测力弹簧测力计本身的计本身的误差误差选较精确的弹簧测力计选较精确的弹簧测力计【注意事项【注意事项】1.1.使用弹簧测力计前使用弹簧测力计前, ,要先观察指针是否指在零刻度处要先观察指针是否指在零刻度处, ,若指针不在零刻度处若指针不在零刻度处, ,要设法调整指针要设法调整指针, ,使其指在零刻使其指在零刻度处。再将两只弹簧测力计的挂钩钩在一起度处。再将两只弹簧测力计的挂钩钩在一起, ,向相反方向相反方向拉向拉,

7、,如果两个示数相同方可使用。如果两个示数相同方可使用。2.2.实验中的两个细绳套不要太短。实验中的两个细绳套不要太短。3.3.在同一次实验中在同一次实验中, ,使橡皮条拉长时结点的位置一定要使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。相同。4.4.用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时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夹角不宜太大也不宜太小, ,在在6060100100之间为宜。之间为宜。5.5.在用力拉弹簧测力计时在用力拉弹簧测力计时, ,拉力应沿弹簧测力计的轴线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、细绳套应该方向。弹簧测力计中弹簧轴

8、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位于与纸面平行的同一平面内。要防止弹簧测力计卡壳壳, ,防止弹簧测力计或橡皮条与纸面有摩擦。防止弹簧测力计或橡皮条与纸面有摩擦。6.6.在同一实验中在同一实验中, ,画力的图示选定的标度要相同画力的图示选定的标度要相同, ,并且并且要恰当选定标度要恰当选定标度, ,使力的图示稍大一些。使力的图示稍大一些。热点一对热点一对实验原理和数据处理实验原理和数据处理的考查的考查【典例【典例1 1】(2015(2015山东高考山东高考) )某同学通过下述实验验证某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则。力的平行四边形定则。实验步骤实验步骤

9、: :将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上, ,使其轴线沿使其轴线沿竖直方向。竖直方向。如图甲所示如图甲所示, ,将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上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另一端用圆珠笔尖竖直向下拉, ,直到弹簧秤示数为某一直到弹簧秤示数为某一设定值时设定值时, ,将橡皮筋两端的位置标记为将橡皮筋两端的位置标记为O O1 1、O O2 2, ,记录弹记录弹簧秤的示数簧秤的示数F,F,测量并记录测量并记录O O1 1、O O2 2间的距离间的距离( (即橡皮筋的即橡皮筋的长度长度l)l)。每次将弹簧秤示数改变。每次将弹簧秤

10、示数改变0.50N,0.50N,测出所对应的测出所对应的l,l,部分数据如下表所示部分数据如下表所示: :F/NF/N0 00.500.501.001.001.501.502.002.002.502.50l/cm/cml0 010.9710.9712.0212.0213.0013.0013.9813.9815.0515.05找出找出中中F=2.50NF=2.50N时橡皮筋两端的位置时橡皮筋两端的位置, ,重新标记为重新标记为O O、O,O,橡皮筋的拉力记为橡皮筋的拉力记为F FOOOO。在秤钩上涂抹少许润滑油在秤钩上涂抹少许润滑油, ,将橡皮筋搭在秤钩上将橡皮筋搭在秤钩上, ,如图如图乙所示。

11、用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端乙所示。用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端, ,使秤钩的下端达到使秤钩的下端达到O O点点, ,将两笔尖的位置标记为将两笔尖的位置标记为A A、B,B,橡橡皮筋皮筋OAOA段的拉力记为段的拉力记为F FOAOA,OB,OB段的拉力记为段的拉力记为F FOBOB。完成下列作图和填空完成下列作图和填空: :世纪金榜导学号世纪金榜导学号4272204642722046(1)(1)利用表中数据在给出的坐标纸上画出利用表中数据在给出的坐标纸上画出F-F-l图线图线, ,根据根据图线求得图线求得l0 0= =cmcm。(2)(2)测得测得OA=6.00 cm,

12、OBOA=6.00 cm,OB=7.60 cm,=7.60 cm,则则F FOAOA的大小为的大小为N N。(3)(3)根据给出的标度根据给出的标度, ,作出作出F FOAOA和和F FOBOB的合力的合力FF的图示。的图示。(4)(4)通过比较通过比较FF与与的大小和方向的大小和方向, ,即可得即可得出实验结论。出实验结论。【解题指导【解题指导】(1)(1)命题立意命题立意: :本题主要考查验证力的平行四边形定则本题主要考查验证力的平行四边形定则的实验步骤和的实验步骤和数据处理。数据处理。(2)(2)解题关键解题关键: :解答本题应注意以下两点解答本题应注意以下两点: :根据胡克定律结合图象

13、求出根据胡克定律结合图象求出l0 0。画力的图示时画力的图示时, ,要严格按照要求用尺规作图。要严格按照要求用尺规作图。【解析【解析】(1)F-(1)F-l图线的横轴截距表示图线的横轴截距表示F=0F=0时橡皮筋时橡皮筋l l的的值值, ,因此因此F-F-l图线的横轴截距即表示橡皮筋原长图线的横轴截距即表示橡皮筋原长, , l0 0=10.0 cm=10.0 cm。(2)(2)橡皮筋总长度橡皮筋总长度l=6.00 cm+7.60 cm=13.60 cm,=6.00 cm+7.60 cm=13.60 cm,在在F-F-l图线上找到与图线上找到与13.60 cm13.60 cm对应的弹力对应的弹力

14、F=1.80 NF=1.80 N。(3)(3)根据平行四边形定则根据平行四边形定则, ,作出平行四边形并求出对角作出平行四边形并求出对角线表示的力线表示的力FF。(4)(4)因为因为FF是根据平行四边形定则求出的是根据平行四边形定则求出的,F,FOOOO是实际是实际测量出的测量出的, ,如果在误差允许范围内如果在误差允许范围内,F,F与与F FOOOO近似相等近似相等, ,就验证了平行四边形定则。就验证了平行四边形定则。答案答案: :(1)(1)如图所示如图所示10.00(9.8010.00(9.80、9.909.90、10.1010.10均正确均正确) )(2)1.80(1.70(2)1.8

15、0(1.701.901.90均正确均正确) )(3)(3)如图所示如图所示 (4)F(4)FOOOO【强化训练【强化训练】1.1.用如图甲所示的装置做用如图甲所示的装置做“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”实验。实验。(1)(1)某同学的实验操作如下某同学的实验操作如下, ,请完成相关内容。请完成相关内容。在桌面上放一方木板在桌面上放一方木板, ,在方木板上铺一张白纸在方木板上铺一张白纸, ,用图用图钉把白纸钉在方木板上。钉把白纸钉在方木板上。用图钉把橡皮条一端固定在用图钉把橡皮条一端固定在A A点点, ,另一端系上两根细另一端系上两根细绳绳, ,细绳的另一端系有绳套。细绳的另一端

16、系有绳套。用两个弹簧测力计分别钩住绳套用两个弹簧测力计分别钩住绳套, ,互成角度地拉橡皮互成角度地拉橡皮条条, ,橡皮条伸长橡皮条伸长, ,使结点到达某一位置使结点到达某一位置O O。记下。记下O O点的位点的位置置, ,读出两个弹簧测力计的示数读出两个弹簧测力计的示数, ,并并 。按选好的标度按选好的标度, ,用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力的拉力F F1 1和和F F2 2的图示的图示, ,并用平行四边形定则求出合力并用平行四边形定则求出合力F F。只用一个弹簧测力计只用一个弹簧测力计, ,通过细绳套把橡皮条的结点拉通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位

17、置到同样的位置O,O, ,记下细绳的方向记下细绳的方向, ,按同一标按同一标度作出这个力度作出这个力FF的图示。的图示。(2)(2)某次实验中弹簧测力计的示数如图乙所示某次实验中弹簧测力计的示数如图乙所示, ,则两弹则两弹簧测力计的拉力的大小分别为簧测力计的拉力的大小分别为N N、N N。(3)(3)某同学完成验证力的平行四边形定则实验操作后得某同学完成验证力的平行四边形定则实验操作后得到的数据如图丙到的数据如图丙, ,请选合适标度在方框中作图完成该同请选合适标度在方框中作图完成该同学未完成的实验处理。学未完成的实验处理。结论结论: : 。(4)(4)若两个弹簧测力计的读数分别为若两个弹簧测力

18、计的读数分别为3.00N3.00N、4.00 N,4.00 N,且且两弹簧测力计拉力方向的夹角为锐角两弹簧测力计拉力方向的夹角为锐角, ,则则( (选选填填“能能”或或“不能不能”) )用一个量程为用一个量程为5N5N的弹簧测力计测的弹簧测力计测出它们的合力出它们的合力, ,理由是理由是 。【解析【解析】(1)(1)用两个弹簧测力计分别钩住绳套用两个弹簧测力计分别钩住绳套, ,互成互成角度地拉橡皮条角度地拉橡皮条, ,橡皮条伸长橡皮条伸长, ,使结点到达某一位置使结点到达某一位置O,O,此时需要用铅笔记下此时需要用铅笔记下O O点的位置和两条细绳的方向点的位置和两条细绳的方向, ,读读出两个弹

19、簧测力计的示数。出两个弹簧测力计的示数。只用一个弹簧测力计只用一个弹簧测力计, ,通过细绳套把橡皮条的结点拉通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置到同样的位置O,O,此时需要读出弹簧测力计的示数此时需要读出弹簧测力计的示数, ,并记并记下细绳的方向。下细绳的方向。(2)(2)两个弹簧测力计的读数分别为两个弹簧测力计的读数分别为2.50N2.50N和和4.00 N4.00 N。(3)(3)如图所示如图所示, ,根据所作的图象可得到的结论是在误差根据所作的图象可得到的结论是在误差允许范围内允许范围内, ,合力与分力是等效替代的关系合力与分力是等效替代的关系, ,且互成角且互成角度的两个力合成时遵循

20、平行四边形定则。度的两个力合成时遵循平行四边形定则。(4)(4)不能不能3.00N3.00N和和4.00 N4.00 N两个力的合力会大于两个力的合力会大于5 N,5 N,超超过弹簧测力计的量程过弹簧测力计的量程答案答案: :(1)(1)记下两条细绳的方向记下两条细绳的方向读出弹簧测力计读出弹簧测力计的示数的示数(2)2.50(2)2.504.004.00(3)(3)见解析在误差允许范见解析在误差允许范围内围内, ,合力与分力是等效替代的关系合力与分力是等效替代的关系, ,且互成角度的两且互成角度的两个力合成时遵循平行四边形定则个力合成时遵循平行四边形定则(4)(4)不能超过弹簧不能超过弹簧测

21、力计的量程测力计的量程2.(20172.(2017福州模拟福州模拟) )小明同学在做小明同学在做“互成角度的两个互成角度的两个力的合成力的合成”实验时实验时, ,利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置置O O点以及两个弹簧测力计拉力的大小和方向点以及两个弹簧测力计拉力的大小和方向, ,某一次某一次实验结果如图所示。实验结果如图所示。(1)(1)在图中作出在图中作出F F1 1和和F F2 2的合力的合力, ,并用并用F F表示此力。表示此力。(2)(2)若图中小正方形的边长表示若图中小正方形的边长表示1N,F1N,F1 1、F F2 2与与F F的夹角分的夹角分别为别为

22、1 1和和2 2, ,关于关于F F1 1、F F2 2与与F F、1 1和和2 2关系正确的有关系正确的有。A.FA.F1 1=6N=6NB.F=8NB.F=8NC.C.1 1=45=45D.D.1 12 2, ,故故B B、C C正确正确,A,A、D D错误。错误。(3)(3)在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行面平行, ,故故A A正确正确; ;两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大筋的拉力大, ,即拉力的大小可以大于合力的大小即拉力的大小可以大于合力的大小, ,故故B B2正确正确; ;两弹簧

23、测力计拉力的合力与橡皮筋拉力等值反向两弹簧测力计拉力的合力与橡皮筋拉力等值反向, ,两弹簧测力计的拉力是分力两弹簧测力计的拉力是分力, ,但是橡皮筋的拉力与合力但是橡皮筋的拉力与合力等大反向等大反向, ,故故C C错误错误; ;两次拉橡皮筋时两次拉橡皮筋时, ,需将橡皮筋结点需将橡皮筋结点拉到同一位置拉到同一位置O,O,这样做的目的是保证两次弹簧测力计这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同拉力的效果相同, ,故故D D正确正确; ;结点位置不变结点位置不变, ,合力不变合力不变, ,当当一个弹簧测力计的拉力大小改变时一个弹簧测力计的拉力大小改变时, ,另一个弹簧测力计另一个弹簧测力计的

24、拉力的大小和方向必须都改变的拉力的大小和方向必须都改变, ,故故E E错误。错误。答案答案: :(1)(1)见解析见解析(2)B(2)B、C C(3)A(3)A、B B、D D【反思归纳【反思归纳】数据处理数据处理的两点注意的两点注意(1)(1)根据实验数据选取合适的标度根据实验数据选取合适的标度, ,并严格按照标度作并严格按照标度作出力的图示。出力的图示。(2)(2)规范作出平行四边形规范作出平行四边形, ,画出对角线。画出对角线。热点二对实验步骤热点二对实验步骤和误差分析的和误差分析的考查考查【典例【典例2 2】(2017(2017莆田模拟莆田模拟) )某同学在家中尝试验证某同学在家中尝试

25、验证力的平行四边形定则力的平行四边形定则, ,他找到三条长度和他找到三条长度和粗细相同的橡皮筋粗细相同的橡皮筋( (遵循胡克定律遵循胡克定律),),以及以及重物、刻度尺、三角板、铅笔、细绳、重物、刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子等。他设计了如下实验白纸、钉子等。他设计了如下实验: :将三条橡皮筋的一端系在一起将三条橡皮筋的一端系在一起, ,另一端分别连一个绳另一端分别连一个绳套。套。他分别向两边拉住任意两个绳套他分别向两边拉住任意两个绳套, ,测量橡皮筋的长度测量橡皮筋的长度是否相等。是否相等。在墙上在墙上A A、B B两点钉两个钉子两点钉两个钉子, ,将白纸固定在墙面上合将白纸固定在墙

26、面上合适的位置适的位置, ,再将橡皮筋的两个绳套挂在两钉子上再将橡皮筋的两个绳套挂在两钉子上, ,测出测出此时三条橡皮筋的长度。此时三条橡皮筋的长度。将重物挂在第三个绳套将重物挂在第三个绳套C C上上, ,测出并记录三条橡皮筋测出并记录三条橡皮筋的长度并记下结点的长度并记下结点O O的位置。的位置。取下白纸取下白纸, ,画出受力图画出受力图, ,验证平行四边形定则。验证平行四边形定则。换用不同的重物并改变换用不同的重物并改变A A、B B的位置重复实验。的位置重复实验。世纪金榜导学号世纪金榜导学号4272204742722047 (1)(1)实验步骤实验步骤的目的是的目的是 。(2)(2)实验

27、步骤实验步骤中中, ,有一个重要遗漏是有一个重要遗漏是。(3)(3)实验步骤实验步骤中中( (选填选填“需要需要”或或“不需不需要要”) )保证保证O O点位置不变。点位置不变。(4)(4)为了减小实验误差为了减小实验误差, ,下述做法正确的是下述做法正确的是。A.AA.A、B B要一样高要一样高 B.AB.A、B B距离要适当距离要适当C.C.重物质量不能太大重物质量不能太大 D.D.橡皮筋要与墙面平行橡皮筋要与墙面平行【思考探究【思考探究】(1)(1)实验时需要记录橡皮筋的拉力大小实验时需要记录橡皮筋的拉力大小和和_。方向方向(2)(2)本实验验证力的平行四边形定则的依据是什么本实验验证力

28、的平行四边形定则的依据是什么? ?提示提示: :结点结点O O处于平衡状态处于平衡状态, ,所受合力为零所受合力为零, ,通过任意两通过任意两个力的合力与第三个力是否等值反向验证力的平行四个力的合力与第三个力是否等值反向验证力的平行四边形定则。边形定则。(3)(3)实验中的误差主要是由橡皮筋实验中的误差主要是由橡皮筋的各力是否在的各力是否在_,_,拉力的大小和拉力的大小和_是否合适等因素造成的。是否合适等因素造成的。同一同一平面内平面内方向方向【解析【解析】(1)(1)他分别向两边拉住任意两个绳套他分别向两边拉住任意两个绳套, ,测量橡测量橡皮筋的长度是否相等皮筋的长度是否相等, ,目的是判断

29、橡皮筋的劲度系数是目的是判断橡皮筋的劲度系数是否相同。否相同。(2)(2)实验步骤实验步骤中中, ,有一个重要遗漏是记下拉力的方向。有一个重要遗漏是记下拉力的方向。(3)(3)该实验该实验, ,橡皮筋遵守胡克定律橡皮筋遵守胡克定律, ,结点结点O O处于平衡状态处于平衡状态, ,所受合力为零所受合力为零, ,通过任意两个力的合力与第三个力是否通过任意两个力的合力与第三个力是否等值反向验证力的平行四边形定则等值反向验证力的平行四边形定则, ,不需要保证不需要保证O O点的点的位置不变。位置不变。(4)(4)在该实验中在该实验中,A,A、B B不一定要一样高不一定要一样高, ,但是但是A A、B

30、B的距离的距离要适当要适当, ,不能太大不能太大, ,也不能太小也不能太小, ,所挂重物的质量也要适所挂重物的质量也要适当当, ,不能太大不能太大, ,拉力的方向与墙面平行拉力的方向与墙面平行, ,则橡皮筋与墙面则橡皮筋与墙面需平行需平行, ,故故A A错误错误,B,B、C C、D D正确。正确。答案答案: :(1)(1)判断橡皮筋的劲度系数是否相同判断橡皮筋的劲度系数是否相同(2)(2)记下拉记下拉力的方向力的方向(3)(3)不需要不需要(4)B(4)B、C C、D D【强化训练【强化训练】1.(20151.(2015安徽高考安徽高考) )在在“验证力的平行四验证力的平行四边形定则边形定则”

31、实验中实验中, ,某同学用图钉把白纸固某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上定在水平放置的木板上, ,将橡皮条的一端固将橡皮条的一端固定在板上一点定在板上一点, ,两个细绳套系在橡皮条的另一端。用两两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个弹簧测力计分别拉住两个细绳套, ,互成角度地施加拉互成角度地施加拉力力, ,使橡皮条伸长使橡皮条伸长, ,结点到达纸面上某一位置结点到达纸面上某一位置, ,如图所示。如图所示。请将以下的实验操作和处理补充完整请将以下的实验操作和处理补充完整: :(1)(1)用铅笔描下结点位置用铅笔描下结点位置, ,记为记为O O。(2)(2)记录两

32、个弹簧测力计的示数记录两个弹簧测力计的示数F F1 1和和F F2 2, ,沿每条细绳沿每条细绳( (套套) )的方向用铅笔分别描出几个点的方向用铅笔分别描出几个点, ,用刻度尺把相应的点连用刻度尺把相应的点连成线。成线。(3)(3)只用一个弹簧测力计只用一个弹簧测力计, ,通过细绳套把橡皮条的结点通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置仍拉到位置O,O,记录测力计的示数记录测力计的示数F F3 3, , 。(4)(4)按照力的图示要求按照力的图示要求, ,作出拉力作出拉力F F1 1、F F2 2、F F3 3。(5)(5)根据力的平行四边形定则作出根据力的平行四边形定则作出F F1 1和和F F

33、2 2的合力的合力F F。(6)(6)比较比较的一致程度的一致程度, ,若有较大差异若有较大差异, ,对其对其原因进行分析原因进行分析, ,并做出相应的改进后再次进行实验。并做出相应的改进后再次进行实验。【解析【解析】用一个弹簧测力计把橡皮条的结点拉到位置用一个弹簧测力计把橡皮条的结点拉到位置O O后后, ,除了记录测力计的示数除了记录测力计的示数F F3 3的大小外的大小外, ,还要记录拉力还要记录拉力F F3 3的方向的方向, ,作出作出F F3 3的图示的图示, ,与与F F1 1、F F2 2的合力的合力F F比较即可验比较即可验证。证。答案答案: :(3)(3)沿此时细绳沿此时细绳(

34、 (套套) )的方向用铅笔描出几个点的方向用铅笔描出几个点, ,用用刻度尺把这些点连成直线刻度尺把这些点连成直线(6)F(6)F和和F F3 32.(1)2.(1)在在“验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则”实验中实验中, ,需要将需要将橡皮条的一端固定在水平木板上橡皮条的一端固定在水平木板上, ,另一端系上两根细绳另一端系上两根细绳, ,细绳的另一端都有绳套细绳的另一端都有绳套( (如图甲如图甲) )。实验中需用两个弹。实验中需用两个弹簧测力计分别拉住绳套簧测力计分别拉住绳套, ,并互成角度地拉橡皮条。某同并互成角度地拉橡皮条。某同学认为在此过程中必须注意以下几项学认为在此过程中必须

35、注意以下几项: :A.A.两根细绳必须等长两根细绳必须等长; ;B.B.橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上; ;C.C.在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行。面平行。其中正确的是其中正确的是。( (填入相应的字母填入相应的字母) )(2)(2)某同学的实验结果如图乙某同学的实验结果如图乙, ,其中其中A A为固定橡皮条的图为固定橡皮条的图钉钉,O,O为橡皮条与细绳结点的位置。图中为橡皮条与细绳结点的位置。图中是是F F1 1与与F F2 2的合力的理论值的合力的理论值; ;是力是力F F1 1与

36、与F F2 2合力的实合力的实验值验值; ;通过把通过把和和进行比较进行比较, ,验验证平行四边形定则。证平行四边形定则。【解析【解析】(1)(1)细绳的作用是能显示出力的方向细绳的作用是能显示出力的方向, ,所以不所以不必等长必等长, ,故故A A错误错误; ;两细绳拉橡皮条时两细绳拉橡皮条时, ,只要确保将结点只要确保将结点拉到同一点即可拉到同一点即可, ,不一定橡皮条要在两细绳的夹角平分不一定橡皮条要在两细绳的夹角平分线上线上, ,故故B B错误错误; ;在拉弹簧测力计时必须要求弹簧测力计在拉弹簧测力计时必须要求弹簧测力计与木板平面平行与木板平面平行, ,否则会影响力的大小否则会影响力的

37、大小, ,故选项故选项C C正确。正确。(2)F(2)F1 1与与F F2 2合成的理论值是通过平行四边形定则算出的合成的理论值是通过平行四边形定则算出的值值, ,而实际值是单独一个力拉到而实际值是单独一个力拉到O O点时的值点时的值, ,因此因此F F是是F F1 1与与F F2 2合成的理论值合成的理论值,F,F是是F F1 1与与F F2 2合成的实际值合成的实际值; ;在实验在实验误差允许的范围内误差允许的范围内, ,比较比较F F1 1与与F F2 2合成的理论值合成的理论值F(F(通过平通过平行四边形定则得出的值行四边形定则得出的值) )与实际值与实际值F(F(实际实验的数值实际实

38、验的数值) )的关系验证平行四边形定则。的关系验证平行四边形定则。答案答案: :(1)C(1)C(2)F(2)FF FF FFF【反思归纳【反思归纳】实验操作的三个关键点实验操作的三个关键点(1)(1)每次拉伸结果位置每次拉伸结果位置O O必须保持不变。必须保持不变。(2)(2)记下每次各力的大小和方向。记下每次各力的大小和方向。(3)(3)各力需在同一平面内。各力需在同一平面内。热点三实验拓展与创新热点三实验拓展与创新【典例【典例3 3】(2017(2017南阳模拟南阳模拟) )用如图所示的器材和方用如图所示的器材和方法可以验证法可以验证“力的平行四边形定则力的平行四边形定则”。在。在圆形桌

39、子透明桌面上平铺一张白纸圆形桌子透明桌面上平铺一张白纸, ,在桌子在桌子边缘安装三个光滑的滑轮边缘安装三个光滑的滑轮, ,其中其中, ,滑轮滑轮P P1 1固定在桌子边固定在桌子边, ,滑轮滑轮P P2 2、P P3 3可沿桌边移动。第一次实验中可沿桌边移动。第一次实验中, ,步骤如下步骤如下: :A.A.在三根轻绳下挂上一定数量的钩码在三根轻绳下挂上一定数量的钩码, ,并使结点并使结点O O静静止止; ;B.B.在白纸上描下在白纸上描下O O点的位置和三根绳子的方向点的位置和三根绳子的方向, ,以以O O点点为起点为起点, ,作出三拉力的图示作出三拉力的图示; ;C.C.以绕过以绕过P P2

40、 2、P P3 3绳的两个力为邻边作平行四边形绳的两个力为邻边作平行四边形, ,作作出出O O点为起点的平行四边形的对角线点为起点的平行四边形的对角线, ,量出对角线的量出对角线的长度长度; ;D.D.检验对角线的长度和绕过检验对角线的长度和绕过P P1 1绳拉力的图示的长度是绳拉力的图示的长度是否一样否一样, ,方向是否在一条直线上。方向是否在一条直线上。世纪金榜导学号世纪金榜导学号4272204842722048(1)(1)这次实验中这次实验中, ,若一根绳挂的钩码质量为若一根绳挂的钩码质量为m,m,另一根绳另一根绳挂的钩码质量为挂的钩码质量为2m,2m,则第三根绳挂的质量一定大于则第三根

41、绳挂的质量一定大于且小于且小于。(2)(2)第二次实验时第二次实验时, ,改变滑轮改变滑轮P P2 2、P P3 3的位置和相应绳上的位置和相应绳上钩码的数量钩码的数量, ,使结点平衡使结点平衡, ,绳的结点绳的结点( (选填选填“必必须须”或或“不必不必”) )与第一次实验中白纸上描下的与第一次实验中白纸上描下的O O点重点重合。实验中合。实验中, ,若桌面不水平若桌面不水平( (选填选填“会会”或或“不会不会”) )影响实验的结论。影响实验的结论。【创新方向分析【创新方向分析】本题用钩码的重力来替代弹簧测力本题用钩码的重力来替代弹簧测力计的拉力计的拉力, ,拉力无需测量。拉力无需测量。【解

42、析【解析】(1)(1)若一根绳挂的钩码质量为若一根绳挂的钩码质量为m,m,另一根绳挂另一根绳挂的钩码质量为的钩码质量为2m,2m,则两绳子的拉力分别为则两绳子的拉力分别为mgmg、2mg,2mg,两两绳子拉力的合力绳子拉力的合力F F的范围是的范围是|2mg-mg|Fmg+2mg,|2mg-mg|Fmg+2mg,即即mgF3mg,mgF3mg,三力的合力为零三力的合力为零, ,则第三根绳挂的质量则第三根绳挂的质量范围在范围在m m3m3m之间之间, ,即第三根绳挂的质量一定大于即第三根绳挂的质量一定大于m m且且小于小于3m3m。(2)(2)本实验不是先用一根绳拉本实验不是先用一根绳拉, ,然

43、后用两根绳去拉然后用两根绳去拉, ,使一使一根绳拉的作用效果与两根绳拉的作用效果相同根绳拉的作用效果与两根绳拉的作用效果相同, ,而是三而是三根绳都同时拉根绳都同时拉O O点点, ,所以所以O O点的位置可以改变点的位置可以改变, ,若桌面不若桌面不水平水平, ,也不会影响实验结论。也不会影响实验结论。答案答案: :(1)m(1)m3m3m(2)(2)不必不会不必不会【强化训练【强化训练】1.(20171.(2017佛山模拟佛山模拟) )某实验小组用一某实验小组用一只弹簧测力计和一个量角器等器材验只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证力的平行四边形定则, ,设计了如图所设计了如

44、图所示的实验装置示的实验装置, ,固定在竖直木板上的量角器的直边水平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橡皮筋的一端固定于量角器的圆心O O的正上方的正上方A A处处, ,另一另一端系绳套端系绳套1 1和绳套和绳套2 2。主要实验步骤如下。主要实验步骤如下: :.弹簧测力计挂在绳套弹簧测力计挂在绳套1 1上竖直向下拉橡皮筋上竖直向下拉橡皮筋, ,使橡皮使橡皮筋的结点到达筋的结点到达O O处处, ,记下弹簧测力计的示数记下弹簧测力计的示数F;F;.弹簧测力计挂在绳套弹簧测力计挂在绳套1 1上上, ,手拉着绳套手拉着绳套2,2,缓慢拉橡皮缓慢拉橡皮筋筋, ,使橡皮

45、筋的结点到达使橡皮筋的结点到达O O处处, ,此时绳套此时绳套1 1沿沿0 0方向方向, ,绳绳套套2 2沿沿120120方向方向, ,记下弹簧测力计的示数记下弹簧测力计的示数F F1 1; ;.根据力的平行四边形定则计算绳套根据力的平行四边形定则计算绳套1 1的拉力的拉力F F1 1=_;_;.比较比较_,_,即可初步验证即可初步验证; ;.只改变绳套只改变绳套2 2的方向的方向, ,重复上述实验步骤。重复上述实验步骤。回答下列问题回答下列问题: :(1)(1)完成实验步骤完成实验步骤: :; ;。(2)(2)将绳套将绳套1 1由由0 0方向缓慢转动到方向缓慢转动到6060方向方向, ,同时

46、绳套同时绳套2 2由由120120方向缓慢转动到方向缓慢转动到180180方向方向, ,此过程中保持橡皮此过程中保持橡皮筋的结点在筋的结点在O O处不动处不动, ,保持绳套保持绳套1 1和绳套和绳套2 2的夹角的夹角120120不不变。关于绳套变。关于绳套1 1的拉力大小的变化的拉力大小的变化, ,下列结论正确的是下列结论正确的是( (填选项前的序号填选项前的序号) )A.A.逐渐增大逐渐增大 B.B.先增大后减小先增大后减小C.C.逐渐减小逐渐减小 D.D.先减小后增大先减小后增大【解析【解析】(1)(1)根据平行四边形定则计算绳套根据平行四边形定则计算绳套1 1的拉力的拉力F F1 1=F

47、tan30=Ftan30= F;= F;通过比较通过比较F F1 1和和F F1 1,在误差允许范围内相同在误差允许范围内相同, ,则可初则可初步验证。步验证。33(2)(2)两个绳套在转动过程中两个绳套在转动过程中, ,合力保持不变合力保持不变, ,根据平行四根据平行四边形定则画出图象边形定则画出图象, ,如图所示如图所示: :根据图象可知根据图象可知, ,绳套绳套1 1的拉力大小逐渐增大的拉力大小逐渐增大, ,故故A A正确。正确。答案答案: :(1)(1) F FF F1 1和和F F1 1(2)A(2)A332.2.某同学利用如图甲所示的装置验证力的平行四边形某同学利用如图甲所示的装置

48、验证力的平行四边形定则。在竖直放置、贴有白纸的木板上固定有两个轻定则。在竖直放置、贴有白纸的木板上固定有两个轻质小滑轮质小滑轮, ,细线细线ABAB和和OCOC连接于连接于O O点点, ,细线细线ABAB绕过两滑轮绕过两滑轮,D,D、E E是细线与光滑滑轮槽的两个切点是细线与光滑滑轮槽的两个切点, ,在细线末端在细线末端A A、B B、C C三处分别挂有不同数量的相同钩码三处分别挂有不同数量的相同钩码, ,设所挂钩码个数分设所挂钩码个数分别用别用N N1 1、N N2 2、N N3 3表示表示, ,挂上适当数量的钩码挂上适当数量的钩码, ,当系统平衡当系统平衡时进行相关记录时进行相关记录, ,

49、改变所挂钩码的数量改变所挂钩码的数量, ,重复进行多次重复进行多次实验。实验。(1)(1)下列关于本实验操作的描述下列关于本实验操作的描述, ,正确的有正确的有。A.A.需要利用天平测出钩码的质量需要利用天平测出钩码的质量B.EODB.EOD不宜过大不宜过大C.C.两滑轮的轴心不必处于同一条水平线上两滑轮的轴心不必处于同一条水平线上D.D.每次实验都应使细线的结点每次实验都应使细线的结点O O处于同一位置处于同一位置(2)(2)每次实验结束后每次实验结束后, ,需要记录的项目有需要记录的项目有N N1 1、N N2 2、N N3 3的数的数值和值和 。(3)(3)该同学利用某次实验结果在白纸上

50、绘制了如图乙所该同学利用某次实验结果在白纸上绘制了如图乙所示的实验结果处理图示的实验结果处理图, ,则根据你对本实验的理解则根据你对本实验的理解, ,要验要验证力的平行四边形定则证力的平行四边形定则, ,还需要对该图做出如下完善还需要对该图做出如下完善: : 。【解析【解析】(1)(1)用钩码的个数可以代表拉力的大小用钩码的个数可以代表拉力的大小, ,因此因此不需要测量钩码的质量不需要测量钩码的质量,A,A错误错误;EOD;EOD若太大若太大, ,导致其合导致其合力较小力较小, ,增大了误差增大了误差, ,故故EODEOD不宜过大不宜过大,B,B正确正确; ;只要便只要便于记录通过滑轮的力的方

51、向即可于记录通过滑轮的力的方向即可, ,两滑轮的轴心不必处两滑轮的轴心不必处于同一条水平线上于同一条水平线上,C,C正确正确; ;该题应用了物体的平衡来探该题应用了物体的平衡来探究力的平行四边形定则究力的平行四边形定则, ,不需要每次实验都使线的结点不需要每次实验都使线的结点O O处于同一位置处于同一位置,D,D错误。错误。(2)(2)为验证平行四边形定则为验证平行四边形定则, ,必须作受力图必须作受力图, ,所以先明确所以先明确受力点受力点, ,即标记结点即标记结点O O的位置的位置, ,其次要作出力的方向并读其次要作出力的方向并读出力的大小出力的大小, ,最后作出力的图示最后作出力的图示,

52、 ,因此要做好记录因此要做好记录, ,是从是从力的三要素角度出发力的三要素角度出发, ,要记录砝码的个数和记录要记录砝码的个数和记录OCOC、ODOD和和OEOE三段细线的方向。三段细线的方向。(3)(3)本实验是要验证力的平行四边形定则本实验是要验证力的平行四边形定则, ,故应将由平故应将由平行四边形定则得出的合力与真实的合力进行比较而去行四边形定则得出的合力与真实的合力进行比较而去判断平行四边形定则得出的结果是否正确判断平行四边形定则得出的结果是否正确, ,由图乙可知由图乙可知, ,要验证平行四边形定则要验证平行四边形定则, ,还需要过还需要过O O点作出与点作出与F FOCOC等大反等大反向的力向的力FF。答案答案: :(1)B(1)B、C C(2)OC(2)OC、ODOD、OEOE三段细线的方向三段细线的方向(3)(3)过过O O点作出与点作出与F FOCOC等大反向的力等大反向的力FF