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第6课时实验：验证力的平行四边形定则一、实验目的验证互成角度的两个力合成时的_______________.二、实验原理如果使F1、F2的_________效果与另一个力F′的__________相同(橡皮条在某一方向伸长一定的长度)，那么根据F1、F2用平行四边形定则求出的合力F，应与F′在实验误差允许范围内大小相等、方向相同．平行四边形定则共同作用作用效果三、实验器材方木板一块、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．并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，如右图所示，记录__________________，用铅笔描下O点的位置及此时______________两弹簧测力计的读数两细绳套的方向3．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_____O，记下弹簧测力计的____和_____________位置读数细绳套的方向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测力计的读数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____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这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在______和____上是否相同．7．改变两个力F1与F2的大小和夹角，再重复实验两次．合力大小方向一、注意事项1．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．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．在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内的前提下，测量数据应尽量大一些．5．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．二、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．在“验证力的平行四边形定则”的实验中，(1)其中的两个实验步骤分别是A．在水平放置的方木板上固定一张白纸，用图钉把橡皮条的一端固定在方木板上，另一端拴上两个绳套，通过细绳同时用两个弹簧测力计(弹簧测力计与方木板平面平行)互成角度地拉橡皮条，使它与细绳的结点到达某一位置O点，在白纸上用铅笔记下O点的位置并读出两个弹簧测力计的示数F1和F2.一、验证平行四边形定则实验的正确操作B．只用一个弹簧测力计，通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与用两个弹簧测力计拉时相同，读出此时弹簧测力计的示数F′和记下细绳的方向．请指出以上步骤中的错误或疏漏：A中是______________；B中是________________．(2)在某次实验中，两个弹簧秤的拉力F1、F2已在下图中画出，图中的方格每边长度表示2N，O点是橡皮条的结点，请用两个直角三角板严格作出合力F的图示，并求出合力的大小为________N.【解析】验证力的平行四边形定则时，要注意保证两分力与合力的作用效果相同．(1)当用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，使它与细绳的结点到达某一位置O点，在白纸上用铅笔应记下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数F1和F2及此时两细绳的方向．当只用一个弹簧测力计拉时，应使结点拉到同样的位置O，并记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向．(2)如下图所示：【点评】对于验证力的平行四边形定则的实验，要在熟悉实验原理、掌握实验过程的基础上，理解并记忆相关的注意事项否则就会出现误选或多选的错误．用图象法处理实验数据时，重在规范作图．(1)未记下两条细绳的方向应将橡皮条与细绳的结点拉到原来的位置O点(2)图见解析102【答案】二、理解实验原理、正确分析误差如右图是甲、乙两位同学在“验证力的平行四边形定则”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”)同学的实验结果是尊重事实的．【解析】本题解答的焦点在F′的方向的确定上．两位同学的实验结果都有误差，这是正常的，但乙同学很明显在F′的方向的确定上违背了实验的要求，作图是错误的．由题设可知，F为F1和F2的合力，通过平行四边形定则所得，而F′是F1和F2的等效力，即用一个弹簧秤拉橡皮条时的拉力，显然F′的方向与细绳应在同一直线上，故甲同学是尊重事实的．【答案】甲【点评】考查力的示意图是考查对实验原理的深刻理解和误差分析．实际进行实验操作时，误差往往无法避免，但不管怎样，应尊重事实，本题应从实验原理出发进行判断．命题研究(2009年高考山东卷)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【解析】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，故先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记录悬挂重物后O点位置．故应选bcd.可以通过改变小重物改变各力的大小．【答案】(1)bcd(2)更换不同的小重物教材上采用一条橡皮筋和两个弹簧秤验证平行四边形定则，需要记录结点O的位置、记录两个弹簧秤的读数和弹簧秤所拉细绳套的方向，而此题采用三条橡皮筋和一个小重物验证平行四边形定则，需要测量橡皮筋的原长，测量悬挂重物后三条橡皮筋的长度，记录悬挂重物后结点O的位置，属于教材实验的创新拓展．采用三条橡皮筋和一个小重物验证平行四边形定则,通过测量橡皮筋的原长，测量悬挂重物后三条橡皮筋的长度，可以计算出三条橡皮筋的伸长量，利用胡克定律可计算出三条橡皮筋中的弹力(由于三条橡皮筋相同，可设橡皮筋的劲度系数为某一值)，在墙上作出这三个力的图示，看上面两条橡皮筋中弹力的合力是否等于下面橡皮筋中的弹力．(1994年高考全国卷)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牛、最小刻度为0.1牛的弹簧测力计．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，如下图所示,这时弹簧测力计的读数可从图中读出．(1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为________牛和________牛．(只须读到0.1牛)(2)在本题的虚线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)4.02.5(2)如下图所示基础达标训练点击进入链接