第4章 實(shí)驗 驗證力的平行四邊形定則

1、理解教材新知第4章把握熱點(diǎn)考向考向一考向二應(yīng)用創(chuàng)新演練實(shí)驗考向三返回返回返回返回一、實(shí)驗?zāi)康囊?、?shí)驗?zāi)康?掌握彈簧測力計的正確使用方法。掌握彈簧測力計的正確使用方法。2練習(xí)用作圖法求兩個力的合力。練習(xí)用作圖法求兩個力的合力。3驗證互成角度的兩個力合成的平行四邊形定則。驗證互成角度的兩個力合成的平行四邊形定則。 二、實(shí)驗原理二、實(shí)驗原理 若某個力若某個力F的作用效果與兩個力的作用效果與兩個力F1、F2的共同作用效果的共同作用效果都能使橡皮條伸長到同一點(diǎn)，則都能使橡皮條伸長到同一點(diǎn)，則F為為F1和和F2的合力，作出的合力，作出F的的圖示，再根據(jù)平行四邊形定則作出圖示，再根據(jù)平行四邊形定則作出F1和

2、和F2的合力的合力F的圖示，的圖示，比較比較F、F，分析在實(shí)驗誤差允許的范圍內(nèi)是否大小相等、方，分析在實(shí)驗誤差允許的范圍內(nèi)是否大小相等、方向相同，即可驗證平行四邊形定則。向相同，即可驗證平行四邊形定則。返回 三、實(shí)驗器材三、實(shí)驗器材 方木板、白紙、彈簧測力計方木板、白紙、彈簧測力計(兩個兩個)、橡皮條、細(xì)繩套、橡皮條、細(xì)繩套(兩兩個個)、三角板、刻度尺、圖釘、三角板、刻度尺、圖釘(若干若干)、鉛筆。、鉛筆。 四、實(shí)驗步驟四、實(shí)驗步驟 (1)用圖釘把白紙釘在水平桌面用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上。上的方木板上。 (2)用圖釘把橡皮條的一端固用圖釘把橡皮條的一端固定在定在A點(diǎn)，橡皮條的另一端

3、拴上點(diǎn)，橡皮條的另一端拴上兩個細(xì)繩套。兩個細(xì)繩套。圖實(shí)圖實(shí)1返回 (3)用兩只彈簧測力計分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地用兩只彈簧測力計分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條與繩的結(jié)點(diǎn)伸長到某一位置拉橡皮條，使橡皮條與繩的結(jié)點(diǎn)伸長到某一位置O，如圖，如圖實(shí)實(shí)1所示，記錄兩彈簧測力計的讀數(shù)，用鉛筆描下所示，記錄兩彈簧測力計的讀數(shù)，用鉛筆描下O點(diǎn)點(diǎn)的位置及此時兩細(xì)繩套的方向。的位置及此時兩細(xì)繩套的方向。 (4)只用一只彈簧測力計通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)只用一只彈簧測力計通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置拉到同樣的位置O，記下彈簧測力計的讀數(shù)和細(xì)繩的方向。，記下彈簧測力計的讀數(shù)和細(xì)繩的方向。 (

4、5)改變兩彈簧測力計拉力的大小和方向，再重做兩改變兩彈簧測力計拉力的大小和方向，再重做兩次實(shí)驗。次實(shí)驗。返回 五、數(shù)據(jù)處理五、數(shù)據(jù)處理 (1)用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩方向畫直線，沿兩條細(xì)繩方向畫直線，按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測力計的拉力按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測力計的拉力F1和和F2的圖示，的圖示，并以并以F1和和F2為鄰邊用刻度尺作平行四邊形，過為鄰邊用刻度尺作平行四邊形，過O點(diǎn)畫平行點(diǎn)畫平行四邊形的對角線，此對角線即為合力四邊形的對角線，此對角線即為合力F的圖示。的圖示。 (2)用刻度尺從用刻度尺從O點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作出點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作

5、出這只彈簧測力計的拉力這只彈簧測力計的拉力F的圖示。的圖示。 (3)比較比較F與與F是否完全重合或幾乎完全重合，從而是否完全重合或幾乎完全重合，從而驗證平行四邊形定則。驗證平行四邊形定則。返回 六、注意事項六、注意事項 1正確使用彈簧測力計正確使用彈簧測力計 (1)使用彈簧測力計前，要先觀察指針是否指在零刻使用彈簧測力計前，要先觀察指針是否指在零刻度處，若指針不在零刻度處，要設(shè)法調(diào)整指針，使之指在度處，若指針不在零刻度處，要設(shè)法調(diào)整指針，使之指在零刻度處。零刻度處。 (2)將兩個彈簧測力計的掛鉤鉤在一起，向相反方向?qū)蓚€彈簧測力計的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉，如果兩個示數(shù)相同方可使用。拉，如果

6、兩個示數(shù)相同方可使用。 (3)讀數(shù)時應(yīng)正對、平視刻度，要按有效數(shù)字正確讀讀數(shù)時應(yīng)正對、平視刻度，要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄。數(shù)和記錄。返回 2規(guī)范實(shí)驗操作規(guī)范實(shí)驗操作 (1)不要直接以橡皮條端點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，可用一段細(xì)繩不要直接以橡皮條端點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，可用一段細(xì)繩連兩細(xì)繩套，以三繩交點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，應(yīng)使結(jié)點(diǎn)小些，以便連兩細(xì)繩套，以三繩交點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，應(yīng)使結(jié)點(diǎn)小些，以便準(zhǔn)確地記錄結(jié)點(diǎn)準(zhǔn)確地記錄結(jié)點(diǎn)O的位置。的位置。 (2)使用彈簧測力計測力時，讀數(shù)應(yīng)盡量大些，但使用彈簧測力計測力時，讀數(shù)應(yīng)盡量大些，但不能超出它的測量范圍。不能超出它的測量范圍。返回 (3)不要用老化的橡皮條，檢查方法是用一個彈簧測不要用老化的橡皮條

7、，檢查方法是用一個彈簧測力計拉橡皮條，要反復(fù)做幾次，使橡皮條拉到相同的長度力計拉橡皮條，要反復(fù)做幾次，使橡皮條拉到相同的長度看彈簧測力計的讀數(shù)有無變化?？磸椈蓽y力計的讀數(shù)有無變化。 (4)細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些，便于確定力的方向。不要細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些，便于確定力的方向。不要直接沿細(xì)繩套的方向畫直線，應(yīng)在細(xì)繩套末端用鉛筆畫一直接沿細(xì)繩套的方向畫直線，應(yīng)在細(xì)繩套末端用鉛筆畫一個點(diǎn)，去掉細(xì)繩套后，再將所標(biāo)點(diǎn)與個點(diǎn)，去掉細(xì)繩套后，再將所標(biāo)點(diǎn)與O點(diǎn)連接，即可確定點(diǎn)連接，即可確定力的方向。力的方向。返回 (5)用兩只彈簧測力計鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時，用兩只彈簧測力計鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時，夾角不

8、宜太大也不宜太小，在夾角不宜太大也不宜太小，在60100之間為宜。之間為宜。 (6)在同一次實(shí)驗中，將橡皮條拉長時結(jié)點(diǎn)的位置一定在同一次實(shí)驗中，將橡皮條拉長時結(jié)點(diǎn)的位置一定要相同。要相同。返回 (7)在用力拉彈簧測力計時，拉力應(yīng)沿彈簧測力計的在用力拉彈簧測力計時，拉力應(yīng)沿彈簧測力計的軸線方向。彈簧測力計中彈簧軸線、橡皮條、細(xì)繩套應(yīng)該軸線方向。彈簧測力計中彈簧軸線、橡皮條、細(xì)繩套應(yīng)該位于與紙面平行的同一平面內(nèi)。要防止彈簧測力計卡殼，位于與紙面平行的同一平面內(nèi)。要防止彈簧測力計卡殼，防止彈簧測力計或橡皮條與紙面有摩擦。防止彈簧測力計或橡皮條與紙面有摩擦。 (8)在同一實(shí)驗中，畫力的圖示選定的標(biāo)度要

9、相同，在同一實(shí)驗中，畫力的圖示選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選定標(biāo)度，使力的圖示稍大一些。并且要恰當(dāng)選定標(biāo)度，使力的圖示稍大一些。返回 七、誤差分析七、誤差分析 1讀數(shù)時存在偶然誤差。讀數(shù)時存在偶然誤差。 2作圖誤差作圖誤差 (1)結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)O的位置和兩個彈簧測力計的方向畫得不準(zhǔn)的位置和兩個彈簧測力計的方向畫得不準(zhǔn)確，造成作圖誤差。確，造成作圖誤差。返回 (2)兩個分力的起始夾角兩個分力的起始夾角太大，如大于太大，如大于120，在重，在重復(fù)實(shí)驗時，為保證結(jié)點(diǎn)復(fù)實(shí)驗時，為保證結(jié)點(diǎn)O位置不變位置不變(即保證合力不變即保證合力不變)，使，使得得變化范圍不大，因而彈簧測力計示數(shù)變化不顯著，讀變化范圍不大，

10、因而彈簧測力計示數(shù)變化不顯著，讀數(shù)誤差較大，導(dǎo)致作圖產(chǎn)生較大誤差。數(shù)誤差較大，導(dǎo)致作圖產(chǎn)生較大誤差。 (3)作圖比例不恰當(dāng)、不準(zhǔn)確等造成誤差。作圖比例不恰當(dāng)、不準(zhǔn)確等造成誤差。返回 八、它案設(shè)計八、它案設(shè)計 本實(shí)驗用一個彈簧測力計也可以完成，具體操作如下：本實(shí)驗用一個彈簧測力計也可以完成，具體操作如下： (1)把兩條細(xì)繩套中的一條細(xì)繩套與彈簧測力計連接，另把兩條細(xì)繩套中的一條細(xì)繩套與彈簧測力計連接，另一條細(xì)繩套用手直接抓住，然后同時拉這兩條細(xì)繩套，使結(jié)一條細(xì)繩套用手直接抓住，然后同時拉這兩條細(xì)繩套，使結(jié)點(diǎn)至點(diǎn)至O點(diǎn)，記下兩條細(xì)繩套的方向和彈簧測力計的示數(shù)點(diǎn)，記下兩條細(xì)繩套的方向和彈簧測力計的示

11、數(shù)F1。返回 (2)放回橡皮條后，將彈簧測力計連接到另一細(xì)繩套上，放回橡皮條后，將彈簧測力計連接到另一細(xì)繩套上，用手再同時拉這兩條細(xì)繩套，使結(jié)點(diǎn)至用手再同時拉這兩條細(xì)繩套，使結(jié)點(diǎn)至O點(diǎn)，并使兩條細(xì)繩點(diǎn)，并使兩條細(xì)繩套位于記錄下來的方向上，讀出彈簧測力計的示數(shù)套位于記錄下來的方向上，讀出彈簧測力計的示數(shù)F2。 其他步驟與提供兩只彈簧測力計相同。其他步驟與提供兩只彈簧測力計相同。返回返回 例例1在做在做“驗證力的平行四邊形定則驗證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗時，的實(shí)驗時，橡皮筋的一端固定在木板上，先用兩個彈簧測力計把橡皮橡皮筋的一端固定在木板上，先用兩個彈簧測力計把橡皮筋的另一端拉到某一確定的筋的另

12、一端拉到某一確定的O點(diǎn)，再用一個彈簧測力計把點(diǎn)，再用一個彈簧測力計把橡皮筋的另一端拉到橡皮筋的另一端拉到O點(diǎn)，以下操作中錯誤的是點(diǎn)，以下操作中錯誤的是() A同一次實(shí)驗過程中，同一次實(shí)驗過程中，O點(diǎn)位置允許變動點(diǎn)位置允許變動 B實(shí)驗中，彈簧測力計必須保持與木板平行，讀數(shù)實(shí)驗中，彈簧測力計必須保持與木板平行，讀數(shù)時視線要正對彈簧測力計刻度時視線要正對彈簧測力計刻度 C橡皮筋應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上橡皮筋應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上 D實(shí)驗中，把橡皮筋的另一端拉到實(shí)驗中，把橡皮筋的另一端拉到O點(diǎn)時，兩個點(diǎn)時，兩個彈簧測力計之間夾角應(yīng)取彈簧測力計之間夾角應(yīng)取90，以方便算出合力大小，以方

13、便算出合力大小返回 解析解析同一實(shí)驗過程中，為確保用兩個彈簧測力計同一實(shí)驗過程中，為確保用兩個彈簧測力計拉橡皮筋和用一個彈簧測力計拉橡皮筋的效果相同，兩拉橡皮筋和用一個彈簧測力計拉橡皮筋的效果相同，兩次的次的O點(diǎn)位置應(yīng)相同，點(diǎn)位置應(yīng)相同，A錯誤；平行四邊形定則是兩力合錯誤；平行四邊形定則是兩力合成時普遍遵守的規(guī)律，實(shí)驗中，不應(yīng)針對特殊情況研究，成時普遍遵守的規(guī)律，實(shí)驗中，不應(yīng)針對特殊情況研究，C、D錯誤。錯誤。 答案答案ACD返回 例例2將橡皮筋的一端固定在將橡皮筋的一端固定在A點(diǎn)，另一端拴上兩根點(diǎn)，另一端拴上兩根細(xì)繩，每根細(xì)繩分別連著一個量程為細(xì)繩，每根細(xì)繩分別連著一個量程為5 N、最小刻度

14、為、最小刻度為0.1 N的彈簧測力計，沿著不同的方向拉彈簧測力計。當(dāng)橡皮的彈簧測力計，沿著不同的方向拉彈簧測力計。當(dāng)橡皮筋的活動端拉到筋的活動端拉到O點(diǎn)時，兩根細(xì)繩相互垂直，如圖實(shí)點(diǎn)時，兩根細(xì)繩相互垂直，如圖實(shí)2甲甲所示，這時彈簧測力計的示數(shù)可從圖中讀出。所示，這時彈簧測力計的示數(shù)可從圖中讀出。返回圖實(shí)圖實(shí)2返回 (1)由圖可讀得兩個相互垂直的拉力的大小分別為由圖可讀得兩個相互垂直的拉力的大小分別為_ N和和_ N。 (2)在如圖實(shí)在如圖實(shí)2乙所示的方格紙上按作圖法的要求畫乙所示的方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個力及它們的合力。出這兩個力及它們的合力。返回 解析解析(1)彈簧測力計的最小刻度為

15、彈簧測力計的最小刻度為0.1 N，讀數(shù)時，讀數(shù)時應(yīng)估讀一位，所以讀數(shù)分別為應(yīng)估讀一位，所以讀數(shù)分別為2.50 N和和4.00 N。 (2)取一個小方格的邊長表示取一個小方格的邊長表示0.50 N，作出兩個力及，作出兩個力及它們的合力。如圖所示。它們的合力。如圖所示。 答案答案(1)2.504.00(2)見解析圖見解析圖返回 例例3在在“驗證力的平行四邊形定則驗證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗中。的實(shí)驗中。 (1)部分實(shí)驗步驟如下，請完成有關(guān)內(nèi)容：部分實(shí)驗步驟如下，請完成有關(guān)內(nèi)容： A將一根橡皮筋的一端固定在貼有白紙的豎直平將一根橡皮筋的一端固定在貼有白紙的豎直平整木板上，另一端綁上兩根細(xì)線。整木板上，另一端綁上兩根細(xì)線。 B在其中一根細(xì)線上掛上在其中一根細(xì)線上掛上5個質(zhì)量相等的鉤碼，使個質(zhì)量相等的鉤碼，使橡皮筋拉伸，如圖實(shí)橡皮筋拉伸，如圖實(shí)3甲所示，記錄：甲所示，記錄：_、_、_。返回圖實(shí)圖實(shí)3返回返回 解析解析(1)根據(jù)驗證力的平行四邊形定則實(shí)驗步驟根據(jù)驗證