高一级物理“平行四边形定则”实验报告

1、实验目的：探究力的合成规律——平行四边形定则；理解等效替代思想方法在物理学中的应用．2、实验原理：互成角度的两个力与一个力产生的效果，看它们用平行四边形定则求出的合力与这个力是否在实验误差允许的范围内相等．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。

3、实验器材：木板、白纸、图钉若干、橡皮条一段、细绳、弹簧秤（2只）、三角板、刻度尺、量角器。

4、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，如图所示；②用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，用两条细绳套结在橡皮条的另一端。

③用两个弹簧秤分别钩住两个绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一点O；④用铅笔描下结点O的位置和两个细绳套的方向，并记录弹簧秤的读数F1、F2，利用刻度尺和三角板作平行边形，画出对角线所代表的力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实验中的相同的位置O ，记下弹簧的读数F′和细绳的方向；⑥比较F和F′，观察它们在实验误差允许的范围内是否相等．⑦改变两个分力的大小和夹角。

再重复试验两次，比较每次的F和F’是否在实验误差允许的范围相等。

5、注意事项：①位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时的位置一定要相同．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，也不宜太大，以60°～120°之间为宜．③尽量减少误差：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；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．6、误差分析：实验误差除弹簧测力计本身的误差外，还主要来源于误差和误差两个方面．①减小读数误差的方法：弹簧测力计数据在允许的情况下，尽量一些．读数时眼睛一定要，要按有效数字正确读数和记录．②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．二、专题精讲1、用平木板、细绳套、橡皮条、弹簧测力计等做“验证力的平行四边形定则”的实验，为了使实验能够顺利进行，且尽量减小误差，你认为下列说法或做法能够达到上述目的的是A．使用弹簧测力计前应将测力计水平放置，然后检查并矫正零点B．用弹簧测力计拉细绳套时，拉力应沿弹簧的轴线，且与水平木板平行C．两细绳套必须等长D．用弹簧测力计拉细绳套时，拉力应适当大些，但不能超过量程E．同一次实验两次拉细绳套须使结点到达同一位置2、某实验小组在验证平行四边形定则时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳．实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条．实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列说法正确的是______ A．将橡皮条拉伸相同长度即可B．将橡皮条沿相同方向拉即可C．将弹簧秤都拉到相同刻度D．将橡皮条和细绳的结点拉到相同位置3、在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，先用一个弹簧秤拉橡皮条的另一端到某一点并记下该点的位置；再将橡皮条的另一端系两根细绳，细绳的另一端都有绳套，用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条．⑴某同学认为在此过程中必须注意以下几项：A．两根细绳必须等长B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上C．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行D．在用两个弹簧秤同时拉细绳时要注意使两个弹簧秤的读数相等E．在用两个弹簧秤同时拉细绳时必须将橡皮条的另一端拉到用一个弹簧秤拉时记下的位置其中正确的是_______________（填入相应的字母）⑵“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳．图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的示意图．①图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是______；②本实验采用的科学方法是________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⑶某同学在坐标纸上画出了如图所示的两个已知力F1和F2，图中小正方形的边长表示2 N，两力的合力用F表示，F1、F2与F的夹角分别为θ1和θ2，关于F1、F2与F、θ1和θ2关系正确的有________A．F1= 4N B．F = 12 NC．θ1 = 45°D．θ1 < θ2三、专题练习1、在“探究共点力合成规律”的实验中，某同学经历了以下实验步骤：A．在白纸上按比例做出两个力F1和F2的图示，根据平行四边形定则作图求出合力F；B．只用一个测力计，通过细绳把橡皮筋拉同样长度；C．记下两个测力计F1和F2的读数，并且记录它们的方向；D．在水平放置的木板上，垫一张白纸，把橡皮筋的一端固定在板上P点，用两条细绳连接在橡皮筋的另一端，通过细绳同时用两个测力计互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋与细绳的连接点到达某一位置O，并记下此位置，E．记下测力计的读数F′和细绳方向，按同一比例作出这个力的图示，比较这个实测合力F′和按平行四边形定则求出的合力F，看它们的大小和方向是否相近；F．用刻度尺测量出P、O之间的距离并记录；G．改变两测力计拉力的大小和方向，多次重复实验，从实验得出结论．⑴上述实验步骤有明显的错误，这个步骤是________（填选项前的字母）；正确的操作应为________；⑵上述实验步骤中有一步骤是多余的，这个步骤是________（填选项前的字母）；⑶将以上实验步骤按正确顺序排列，应为________（填选项前的字母）．。

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。

平行四边形定则实验结论在这个实验中，我们将通过观察平行四边形的性质和关系来验证平行四边形定理。

我们将利用几何工具，在平面上绘制不同形状的四边形，并测量他们的边长、角度和对边之间的关系，从而验证平行四边形定理的正确性。

首先，我们绘制一个平行四边形ABCD，其中AB和CD是对边。

我们利用直尺和圆规在平面上绘制出四边形ABCD，并标注出角A、角B、角C和角D。

然后，我们测量AB、BC、CD和DA的长度，记录下它们的数值。

接着，我们测量对边AB和CD之间的夹角，即角A和角C之间的角度，并记录下这个数值。

下一步，我们通过对角度进行运算，来验证AB和CD是平行的。

根据平行线的性质，如果两条线的夹角相等，那么这两条线是平行线。

因此，我们通过比较角A和角C的大小来验证AB和CD是否平行。

如果角A和角C相等，那么我们可以得出结论，AB和CD是平行的。

接着，我们将绘制另外一个四边形EFGH，其中EF和GH是对边。

同样地，我们测量EF、FG、GH和HE的长度，并标注出角E、角F、角G和角H。

然后，我们测量对边EF和GH之间的夹角，即角E和角G之间的角度，并记录下这个数值。

通过对EFGH四边形的角度进行运算，我们可以验证EF和GH是否平行。

如果角E和角G相等，那么我们可以得出结论，EF和GH是平行的。

这将进一步验证平行四边形定理的正确性。

最后，我们可以比较AB和CD之间的夹角与EF和GH之间的夹角。

如果这两对对边都是平行的，那么它们之间的夹角应该也是相等的。

通过比较这两组夹角，我们可以进一步验证平行四边形定理。

通过这个实验，我们可以验证平行四边形定理，即如果一个四边形的对边是平行的，那么这个四边形是平行四边形。

这个定理在几何中有重要的应用，可以帮助我们解决各种几何问题，并证明定理和构建其他定理。

这个实验也展示了使用几何工具和测量技巧来验证几何定理的方法，是一个很好的几何学习实践活动。

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。

实验报告（1）——验证力的平行四边形定则
实验原理：如图：
实验步骤：（DIS实验将测力计换成力传感器）
(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
条的另一端栓上两个细绳套。

(2)用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成
角度的拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一点位置
O，如图所示，记录两弹簧测力计的读数，用铅
笔描一下O点的位置及此时两细绳的方向。

(3)只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮
条的结点拉到同样地位置O，记下下弹簧测力计的读数和细绳套的方向。

注意事项：
a)正确使用弹簧称
i.弹簧称选取：两弹簧称对拉读数可以使用
ii.弹簧称的计数应在内尽可能
iii.被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向，拉动时弹簧及挂钩不可与外壳相碰以避免产生摩擦
b)规范实验操作
(1)不要直接以橡皮条断点为结点，可用一段细绳连两细绳套，以三绳交点为结点，应使结点小些，以便准确地记录结点O的位置。

(2)在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点O的位置一定要。

探究两个互成角度的力的合成规律[实验目的]1.探究两个互成角度的力的合成规律2.理解等效替换法[实验器材]方木板，白纸，弹簧秤(两只)，刻度尺，图钉(几个)。

橡皮条，细绳套(两个)，三角板，[实验步骤]1.把方木板平放在桌面上，用图钉把白纸钉在方木板上，再用图钉把橡皮条的一端固定在A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳套，细线尽量长一些。

2.用两只弹簧秤分别钩住细绳上的小圆环，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长到某位置O。

用铅笔描下O点的位置和两条线绳的方向，同时记录两弹簧秤的读数F1和F2。

3.只用一个弹簧秤钩住一条细绳的小圆环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。

4.用铅笔和直尺从力的作用点(位置O)沿着两条绳套的方向画直线，按选定的标度作出两个力F1和F2的图示。

用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出这弹簧秤的拉力F的图示。

5.观察F1、F2和F三者之间时什么关系，得出结论。

6.改变两个F1和F2大小和夹角，再重复做两次实验。

[注意事项]1.弹簧秤使用前校零（水平调零），读数时眼睛要正视；注意弹簧秤的最小分度，注意估读；注意量程。

2.在进行本实验时，要使橡皮条、弹簧秤、细线与木板平面平行，拉力应沿着弹簧秤的轴线方向，要避免弹簧秤挂钩与纸面的摩擦。

3.确定拉力方向时两点应尽量远一些，F1和F2的夹角适中，不要过大或过小，力的大小在弹簧称量程范围内尽量大一些。

4同一次实验进行步骤2、3的操作时，都要使橡皮条的结点拉到同样的位置O，因为在本实验中合力与其分力作用的等效性是通过橡皮条发生同一方向的相同的形变来表现的。

5.作图时比例标度的选择要适当。