高中物理实验验证力的平行四边形定则
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实验三验证力的平行四边形定则(解析版)1.实验原理等效思想:互成角度的两个力F1、F2与另外一个力F'产生相同的作用效果,看F1、F2用平行四边形定则求出的合力F与F'在实验误差允许范围内是否相同。
2.实验器材方木板、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳及细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(多个)、铅笔。
3.实验步骤(1)仪器安装①用图钉把白纸钉在水平放置的方木板上。
②用图钉把橡皮条的一端固定在A点,如图所示,橡皮条的另一端拴上两个细绳套。
(2)测量与记录①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。
记录两弹簧测力计的读数F1、F2,用铅笔描下O点的位置及此时两细绳的方向。
②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F'和细绳的方向。
(3)换白纸,改变两弹簧测力计拉力的大小和方向,再重做两次实验。
4.数据分析(1)用铅笔和刻度尺从力的作用点(位置O)沿着两绳的方向画直线,按选定的标度作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,利用刻度尺和三角板以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,即合力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实验步骤中弹簧测力计的拉力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。
5.注意事项(1)位置不变:在同一次实验中,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°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。
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一、实验目的1.验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则。
二、实验器材方木板一块、白纸、弹簧测力计(两个)、橡皮条一段、细绳(两条)、白纸、刻度尺、三角板、图钉、铅笔。
三、实验原理等效法:使一个力F'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F'就是这两个力F1、F2的合力。
作出F'的图示,再根据平行四边形定则作出力F1、F2的合力F的图示,比较F和F'的大小和方向是否相同,从而验证力的平行四边形定则。
四、实验步骤1.在桌面上平放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把它固定在方木板上。
2.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。
3.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(如图所示)。
4.用铅笔记下O点的位置和两条细绳的方向,读出两个弹簧测力计的示数。
5.用铅笔和刻度尺在白纸上从O点沿着两条细绳的方向画直线,按照一定的标度作出两个力F1和F2的图示,用平行四边形定则求出其合力F。
6.只用一个弹簧测力计,通过细绳把橡皮条的结点拉到同样的位置O,读出弹簧测力计的示数,并记下细绳的方向,按同一标度作出这个力F'的图示。
7.比较力F'与F的大小和方向,看它们在一定范围内是否相等。
8.改变两个分力的大小和夹角,再做两次实验。
本实验的依据是合力与分力的等效性,在操作时要记住“三注意”和“七记录”1.注意两次结点O的位置必须相同.2.实验中的两个细绳套不要太短.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.4.两个弹簧测力计拉橡皮条时,记录两弹簧测力计示数、两绳方向和结点O的位置(五记录)5.一个弹簧测力计拉橡皮条时,记录弹簧测力计示数和细绳方向(二记录) 五、数据处理1.本实验用作图法处理数据,要注意三个力的图示必须用同一标度,要选取合适的标度,使力的图示在坐标纸中的比例尽量大些.2.根据二力平衡条件,实验得到的合力F′一定与橡皮筋在一条线上,用平行四边形定则作出的合力F由于实验误差偏离此直线。
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。
高中物理实验知识点专题讲解 验证力的平行四边形定则知识创新型实验。
例如设计型、开放型、探讨型实验等都有不同程度的创新,比如利用所学知识设计出很多测量重力加速度的实验方案。
其中,力学设计性实验在近年高考中有加强的趋势,应引起高度重视。
【实验目的】验证力的合成的平行四边形定则。
【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:使像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 。
【实验器材】:方木板一块,弹簧秤两个,细绳套两个,图钉(若干),三角板,刻度尺,铅笔。
实验中除了上述器材外,需要的器材还有:。
其中你使用的弹簧秤的量程为 ;最小刻度为 ;【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)。
1/84、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。
【注意事项】: 1、弹簧秤使用前应将弹簧秤水平放置,然后检查、矫正零点,需了解弹簧秤的量程、单位和最小刻度,读数时视线要正对刻度盘。
2、选择弹簧秤时,可将两弹簧秤自由端钩在一起,沿水平方向拉伸,看两个读数变化是否一样,若一样即适用。
验证力的平行四边形定则一、实验目的1.验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则.2.培养应用作图法处理实验数据和得出结论的能力.二、实验原理互成角度的两个力F1、F2与另外一个力F′产生相同的效果,看F1、F2用平行四边形定则求出的合力F与F′在实验误差允许范围内是否相等.三、实验器材木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺.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同样的位置O,记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向.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.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实验步骤4中弹簧测力计的拉力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、注意事项1.同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是:将两只弹簧测力计调零后互钩对拉,读数相同.2.在同一次实验中,使橡皮条拉长时,结点O位置一定要相同.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.4.实验时弹簧测力计应与木板平行,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.5.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.6.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.七、误差分析1.弹簧测力计本身的误差.2.读数误差和作图误差.3.两分力F1、F2间的夹角θ越大,用平行四边形定则作图得出的合力F的误差ΔF也越大.八、练习巩固1.“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图所示,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,图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示。
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)。
实验二验证力的平行四边形定则
教学目的;
1、让学生通过实验验证互成角度的两个力合成时遵循平行四边形定则。
2、培养学生动手操作能力和科学的实验态度。
实验器材:
1、木板,
2、铅笔,
3、量角器,
4、弹簧秤2只,
5、橡皮筋
2根,6、细绳,
7、三角板,8、刻度尺,9、图钉。
课堂师生互动
讲解一
实验目的、器材和和注意事项(4分钟)
实验目的:验证互成角度的两个力合成时遵循平行四边形定则。
注意事项:
1、弹簧秤在使用前应检查,校正零点,弄清量程和最小刻度。
检
查时,应将两个弹簧秤勾在一起,水平的沿相反方向相互拉伸,两个弹簧秤的读数应相同。
2、使用弹簧秤测拉力时,拉力应沿弹簧秤的轴线方向,弹簧秤、
橡皮筋、细绳套都应该与木板平行,不要与木板摩擦。
实验原理:
互成角度的两个力F1与F2共同作用与一个力F作用产生的效果都是使橡皮筋伸长到某点O,F,为F1与F2的合力,作出F的图示,
再根据平行四边形定则作出F1与F2的合力F的图示,比较F、F,是否在实验误差允许的范围内相等。
就验证了力的平行四边形定则。
讲解二实验步骤(6分钟)
1、把图钉钉在木板上。
2、把木板平放在桌面上,用图钉把橡皮筋的一端固定在A点,橡
皮筋的另一端拴上两个绳套。
3、用两只弹簧称分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮筋,使橡皮
筋伸长到某一位置O,用铅笔描下O点的位置和两条细绳套的方向,并记录弹簧的读数,在使用弹簧秤的时候,要使弹簧秤与木板平行。
4、用铅笔和刻度尺从力的作用点沿着两绳套的方向画直线,按选定的标度作出这两只弹簧秤的拉力F1和F2的图示,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、只用一只弹簧秤把橡皮筋的结点拉到同样地位置O,记下弹簧秤的读数和细绳的方向,
用刻度尺从O点作出拉力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在大小和方向上是否相同。
7、改变两个力F1、F2的大小和夹角,再重复实验两次。
8、分析实验数据。
巡回辅导学生做实验(30分钟)
作业布置:
将所绘图形写上姓名和组号上交老师查验。