1 / 6 试验三验证力的平行四边形定那么
第一关：根底关展望高考
基 础 知 识
〔一〕试验目的
验证互成角度的两个共点力的平行四边形定那么.
〔二〕试验原理
结点受三个共点力作用处于平衡状态，那么F1与F2之合力必与橡皮条拉力平衡，改用一个拉力F′使结点仍到O点，那么F′必与F1和F2的合力等效，以F1和F2为邻边作平行四边形求出合力F，比较F′与F的大小和方向，验证互成角度的两个力的合成的平行四边形定那么.
〔三〕试验器材
方木板、白纸、弹簧秤(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉假设干、细芯铅笔.
〔四〕试验步骤
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F1和F2的图示，并以F1和F2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，登记弹簧秤的读数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′与用平行四边形定那么求出的合力F的大小和方向.
⑦转变两个力F1与F2的大小和夹角，重复试验两次.
〔五〕留意事项
1.试验时，弹簧秤必需保持与木板平行，且拉力应沿轴线方向，以减小试验误差.测量前应首先检查弹簧秤的零点是否精确 ,留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. 2 / 6 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.
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备考2020年高考物理复习：10 实验：验证力的平行四边形定则
一、单选题（共2题；共4分）
1.在“力的合成的平行四边形定则”实验中，用两只弹簧测力计同时拉伸橡皮筋的拉力记为F1、F2 ． 用一只弹簧测力计拉伸橡皮筋的力为F．下列关于实验操作的说法正确的是( )
A. 拉伸橡皮筋时，F1和F2必须相互垂直 B. 拉伸橡皮筋时，F1和F2的大小必须相等
C. 实验时，必须测量F1和F2间的夹角 D. 作F和F1、F2的图像时，必须使用同一标度
2.如图所示，在“探究求合力的方法”实验中，两弹簧测力计将橡皮条拉伸到O点，以下说法正确的是（ ）
A. 应平行于木板拉弹簧测力计，且两个测力计都不能超过最大刻度
B. 只需记录两个弹簧秤的示数
C. 应保证BO，CO相互垂直
D. 改用一只弹簧测力计拉橡皮筋时，只需保证橡皮条方向与原来一致
二、实验探究题（共13题；共64分）
3.“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。
（1）图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的力是________。
（2）本实验采用的主要科学方法是（____）
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
（3）实验中可减小误差的措施是（____）
A. 两个分力F1、F2的大小要越大越好
验证力的平行四边形定则典型例题
热点一 实验原理与操作
【典例1】(2019·合肥模拟)以下是某实验小组探究“二力合成规律”的过程。
(1)首先进行如下操作:
①如图甲,轻质小圆环挂在橡皮条的一端,另一端固定,橡皮条的长度为GE;
②如图乙,用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环在拉力F1、F2的共同作用下,位于O点,橡皮条伸长的长度为EO;
③撤去F1、F2,改用一个力F单独拉住小圆环,仍使其位于O点,如图丙。
同学们发现,力F单独作用,与F1、F2共同作用的效果是一样的,都使小圆环保持静止,由于两次橡皮条伸长的长度相同,即_________________________,所以F等于F1、F2的合力。
(2)然后实验小组探究了合力F与分力F1、F2的关系:
①由纸上O点出发,用力的图示法画出拉力F1、F2和F(三个力的方向沿各自拉线的方向,三个力大小由弹簧测力计读出);
②用虚线将拉力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接,如图丁,得到的启示是_________________________ ;
③多次改变拉力F1、F2的大小和方向,重做上述实验,通过画各力的图示,进一步检验所围成的图形。
实验小组发现:在两个力合成时,以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向,这个规律叫作_________________________;上述实验中,如果把图乙和图丙的操作顺序对调,即先用拉力F将圆环拉到O点,再用拉力F1和F2共同拉圆环产生相同效果,则F1和F2就是F的__________,此实验可以探究____________________规律。
【解析】(1)橡皮条对小圆环的拉力相同,即相同的作用效果。
(2)如图丁,得到的启示是可能构成平行四边形; 以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向,这个规律叫作平行四边形定则。
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。
