高中物理验证力的平行四边形定则实验

江苏省丰县欢口中学高三物理 刘 20120919 1 实验：验证力的平行四边形定则

一、考纲要求：验证力的平行四边形定则（Ⅱ）

二、自主学习

（一）、实验目的

1.会使用弹簧测力计.

2.验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则.

（二）、实验原理

1.等效法：使一个力F′的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点，所以一个力F′就是这两个力F1和F2的合力，作出力F′的图示，如图实－2－1所示.

2.平行四边形法：根据平行四边形定则作出力F1和F2的 合力F的图示.

3.验证：比较F和F′的大小和方向是否相同，若在误差允许的范围内相同，则验证了力的平行四边形定则.

（三）、实验器材

方木板、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).

（四）、实验步骤

1.在水平桌面上平放一块方木板， 在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸固定在方木板上.

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，细绳的另一端各系上细绳套.

3.用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮

条，将结点拉到某一位置O，如图实－2－2所示.

4.用铅笔描下O点的位置和两条细绳的方向，读出并记录

两个弹簧测力计的示数.

5.用铅笔和刻度尺在白纸上从O点沿两条细绳的方向画直 线，按一定的标度作出两个力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点的平行四边形的对角线即为合力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，读出并记录弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度用刻度尺从O点作出这个力F′的图示.

7.比较F′与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向，看它们在实验误差允许的范围内是否相等.

8.改变F1和F2的大小和方向，再做两次实验.

验证力的平行四边形定则论文：《验证力的平行四边形定则》实验步骤的探讨

实验是学好物理学的基础，而做好实验是基础中的基础。做好物理实验的一个重要环节就是尽量减少实验中的实验误差。这就要求在实验中，尽量把做实验的顺序——实验步骤安排好。尽量减少实验过程中的误差。本文以《验证力的平行四边形定则》实验为例加以说明。

在做《验证力的平行四边形定则》的这个实验时，通过教学和学生具体做实验，发现做实验时常按以下两种步骤来做。

第一种实验步骤：

（1）在桌面上平放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸固定在方木板上。（2）用图钉把橡皮条的一端固定在板上的a点（如图所示）,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）用两个弹簧秤分

别钩住两个绳套，互成角度地拉橡条的同一结点，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点位置和两条细绳的方向，读出两个弹簧秤的示数。（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合力f。（6）只用一个弹簧秤，通过细绳吧橡皮条的结点拉到同样的位置o，读出弹簧秤的示数，记

下细绳的方向，按照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，看他们在实验误差允许范围内是否相等。（8）改变两个分力的大小和夹角，再做两次试验。

第二种实验步骤：

（1）在桌面上平放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸固定在方木板上。（2）用图钉把橡皮条的一端固定在板上的a点（如图所示）,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）用两个弹簧秤分别钩住两个绳套，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点位置和两条细绳的方向，读出两个弹簧秤的示数f1和f2。（5）只用一个弹簧秤，通过细绳把橡皮条的结点拉到同样的位置o，读出弹簧秤的示数f′，记下细绳的方向。（6）用铅笔和刻度尺在白纸上从o点沿着三条细绳的方向画直线，按照一定的标度作出三个力f1、f2和f′的图示，用平行四边形定则作出力f1和力f2的合力f。（7）比较力f与f′的大小和方向，看他们在实验误差允许范围内是否相等。（8）改变两个分力的大小和夹角，再做两次试验。

实验:验证力的平行四边形定则

第一关：基础知识

（一）实验目的

验证互成角度的两个共点力的平行四边形定则.

（二）实验原理

结点受三个共点力作用处于平衡状态，则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，则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则.

（三）实验器材

方木板、白纸、弹簧秤(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、

刻度尺、图钉若干、细芯铅笔.

（四）实验步骤

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，记下弹簧秤的读数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′与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方

向.

⑦改变两个力F1与F2的大小和夹角，重复实验两次.

（五）注意事项

1.实验时，弹簧秤必须保持与木板平行，且拉力应沿轴线方向，以

减小实验误差.测量前应首先检查弹簧秤的零点是否准确,注意使用中不

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.

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

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母题十三、验证力的平行四边形定则实验

【解法归纳】验证力的平行四边形定则实验中，利用橡皮条伸长的长度相同，来保证合力与分力的等效性。

典例13（2011江苏物理卷第10题）某同学用如图1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_________。(请填写选项前对应的字母)

(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，请你提出两个解决办法。

【解析】：改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点处在白纸上记录的O点的位置，不必要每次都要使O点静止在同一位置，不必要．．．的实验要求是D。同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，说明拉力和重物重力的合力大于了弹簧测力计B的量程，可减小弹簧测力计B拉力，减小重物M的质量，或将A更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计B拉力的方向。

【答案】(1)3.6 (2)D (3)①改变弹簧测力计B拉力的大小；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、改变弹簧测力计B拉力的方向等）

【点评】平行四边形定则是矢量合成遵循的定则，高考通过对“力的平行四边形定则”的实验验证，强化考生对矢量的理解。高考对“力的平行四边形定则”实验的考查难度一般不大。