實驗探究：驗證力的平行四邊形定則

實驗探究：驗證力的平行四邊形定則1.基礎(chǔ)知識2.典例剖析3.備選訓(xùn)練4.真題演練第二章相互作用誤差分析1．誤差來源除彈簧測力計本身的誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差等.2．減小誤差的力法(1)結(jié)點O①定位O點時要力求準確.②同一次實驗中橡皮條拉長后的O點必須保持不變.(2)拉力①用彈簧秤測拉力時要使拉力沿彈簧秤軸線方向.②應(yīng)盡量使橡皮條、彈簧秤和細繩套位于與紙面平行的同一平面內(nèi).③兩個分力F1、F2間的夾角θ不要太大或太小.(3)作圖①在同一次實驗中，選定的比例要相同.②嚴格按力的圖示要求和幾何作圖法作出平行四邊形，求出合力.注意事項操作不忘“三”“二”“一”用兩個彈簧秤拉橡皮條時的“三記錄”(記錄兩彈簧秤示數(shù)、兩細繩方向和結(jié)點O的位置)用一個彈簧秤拉橡皮條時的“二記錄”(記錄彈簧秤示數(shù)和細繩方向)“一注意”(結(jié)點O的位置必須在同一位置)等.二、典例剖析2.典例剖析【例1】(2015?安徽理綜,21,Ⅰ)在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中,某同學(xué)用圖釘把白紙固定在水平放置的木板上,將橡皮條的一端固定在板上一點,兩個細繩套系在橡皮條的另一端.用兩個彈簧測力計分別拉住兩個細繩套,互成角度地施加拉力,使橡皮條伸長,結(jié)點到達紙面上某一位置,如圖所示。請將以下的實驗操作和處理補充完整：①用鉛筆描下結(jié)點位置，記為O；②記錄兩個彈簧測力計的示數(shù)F1和F2,沿每條細繩(套)的方向用鉛筆分別描出幾個點,用刻度尺把相應(yīng)的點連成線；③只用一個彈簧測力計,通過細繩套把橡皮條的結(jié)點仍拉到位置O,記錄測力計的示數(shù)F3，______________________________________________________________________________________________；④按照力的圖示要求，作出拉力F1、F2、F3；⑤根據(jù)力的平行四邊形定則作出F1和F2的合力F；⑥比較________的一致程度，若有較大差異，對其原因進行分析，并作出相應(yīng)的改進后再次進行實驗。沿此時細繩(套)的方向用鉛筆描出幾個點，用刻度尺把這些點連成直線轉(zhuǎn)解析熱點一實驗原題及實驗操作F和F3解析步驟③中應(yīng)記錄此時拉力的大小和方向，結(jié)合步驟②的操作，③中橫線應(yīng)填寫：沿此時細繩(套)的方向用鉛筆描出幾個點，用刻度尺把這些點連成直線。步驟⑥要驗證平行四邊形定則，需要比較F與F3的大小，方向是否一致，故⑥中橫線應(yīng)填寫：F和F3答案

③沿此時細繩(套)的方向用鉛筆描出幾個點，用刻度尺把這些點連成直線⑥F和F3轉(zhuǎn)原題操作關(guān)鍵(1)每次拉伸結(jié)果位置O必須保持不變。(2)記下每次各力的大小和方向。(3)畫力的圖示時應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臉硕?。特別提醒【變式訓(xùn)練1】某實驗小組的同學(xué)在驗證力的平行四邊形定則時,操作過程如下：①將一張白紙固定在水平放置的木板上,橡皮筋的一端固定在A點,另一端拴上兩個細繩套，用兩個彈簧測力計互成角度地拉兩個細繩套,使細繩套和橡皮筋的結(jié)點位于圖中的O點；②在白紙上記錄O點的位置和兩細繩套的方向,同時讀出兩彈簧測力計的讀數(shù)F1和F2；③選取合適的標度在白紙上作出F1和F2的圖示,由平行四邊形定則作出F1和F2的合力F；④用一個彈簧測力計拉細繩套,使細繩套和橡皮筋的結(jié)點仍到達O點；⑤在白紙上記錄細繩套的方向,同時讀出彈簧測力計的讀數(shù)F′；⑥按以上選取的標度在白紙上作F′的圖示,比較F和F′的大小和方向；⑦改變兩細繩套的方向和彈簧測力計的拉力的大小,重復(fù)以上操作,得出實驗結(jié)論。審題視角結(jié)合實驗過程及注意點分析題意.(1)對本實驗的下列敘述中正確的是________；A.兩次拉伸橡皮筋應(yīng)將橡皮筋沿相同方向拉到相同長度B.兩細繩套必須等長C.每次都應(yīng)將彈簧測力計拉伸到相同刻度D.拉橡皮筋的細繩套要長一些,標記同一細繩套方向的兩點要遠一些(2)某次操作時兩彈簧測力計的指針指在圖2中所示的位置，則兩彈簧測力計的讀數(shù)分別為FB＝________N、FC＝______N；(3)如果本實驗所用彈簧測力計的量程均為5N。其中圖3甲中F1＝3.00N、F2＝3.80N,且兩力互相垂直；圖乙中F1＝F2＝4.00N,且兩力的夾角為30°；圖丙中F1＝F2＝4.00N,且兩力的夾角為120°。其中明顯不符合操作的是圖________。AD3.202.60乙本題詳細解析見教輔！【例2】

(2015·山東理綜，21)某同學(xué)通過下述實驗驗證力的平行四邊形定則。實驗步驟：①將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上，使其軸線沿豎直方向。②如圖示,將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上,另一端用圓珠筆尖豎直向下拉,直到彈簧秤示數(shù)為某一設(shè)定值時,將橡皮筋兩端的位置標記為O1、O2,記錄彈簧秤的示數(shù)F,測量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長度l)。每次將彈簧秤示數(shù)改變0.50N,測出所對應(yīng)的l，部分數(shù)據(jù)如下表所示：熱點二數(shù)據(jù)處理及誤差分析F(N)00.501.001.502.002.50l(cm)l010.9712.0213.0013.9815.05③找出②中F＝2.50N時橡皮筋兩端的位置，重新標記為O、O′，橡皮筋的拉力記為FO

O′。④在秤鉤上涂抹少許潤滑油,將橡皮筋搭在秤鉤上,如圖。用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時拉橡皮筋的兩端,使秤鉤的下端達到O點,將兩筆尖的位置標記為A、B,橡皮筋OA段的拉力記為FOA,OB段的拉力記為FOB。完成下列作圖和填空：(1)利用表中數(shù)據(jù)在給出的坐標紙上畫出F－l圖線,根據(jù)圖線求得l0＝________cm。10.0轉(zhuǎn)解析(2)測得OA＝6.00cm,OB＝7.60cm,則FOA的大小為________N。(3)根據(jù)給出的標度,作出FOA和FOB的合力F′的圖示。(4)通過比較F′與________的大小和方向，即可得出實驗結(jié)論。1.80FO

O′轉(zhuǎn)原題減小實驗誤差的幾個方法1．減小讀數(shù)誤差：在允許的情況下，彈簧測力計示數(shù)盡量大一些．讀數(shù)時眼睛正視，按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄．2．減小作圖誤差：

細繩套應(yīng)適當(dāng)長一些，便于確定力的方向．

兩力的對邊一定要平行.實驗中不要把F1、F2間的夾角取得過大或者過小，以60°～100°之間為宜．規(guī)律方法以本實驗為背景，以實驗中操作的注意事項、誤差來源設(shè)置條件，或通過改變實驗條件、實驗儀器設(shè)置題目。1．考查對實驗原理的理解、實驗方法的遷移2．實驗器材的改進熱點三實驗的改進與創(chuàng)新審題導(dǎo)析1.受實驗裝置的限制OA與OB拉力方向不可能豎直向上，A錯.2.由分力與合力的大小關(guān)系知，B正確.OA、OB、OC互成1200角時，可滿足C項；D項條件滿足勾股定理，D正確.(1)改變鉤碼個數(shù),實驗?zāi)芡瓿傻氖?

).A．鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝2，N3＝4B．鉤碼的個數(shù)N1＝N3＝3，N2＝4C．鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝N3＝4D．鉤碼的個數(shù)N1＝3，N2＝4，N3＝5【變式訓(xùn)練3】

有同學(xué)利用如圖示的裝置來驗證力的平行四邊形定則：在豎直木板上鋪有白紙，固定兩個光滑的滑輪A和B，將繩子打一個結(jié)點O，每個鉤碼的重量相等，當(dāng)系統(tǒng)達到平衡時，根據(jù)鉤碼個數(shù)讀出三根繩子的拉力F1、F2和F3，回答下列問題：(2)在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個步驟是(

)．A．標記結(jié)點O的位置，并記錄OA、OB、OC三段繩子的方向B．量出OA、OB、OC三段繩子的長度C．用量角器量出三段繩子之間的夾角D．用天平測出鉤碼的質(zhì)量(3)在作圖時，你認為下圖中________是正確的．(填“甲”或“乙”)甲本題詳細解析見教輔！三、備選訓(xùn)練3.備選訓(xùn)練【備選訓(xùn)練】將橡皮筋的一端固定在A點，另一端拴上兩根細繩，每根細繩分別連著一個量程為5N、最小刻度為0.1N的彈簧測力計，沿著兩個不同的方向拉彈簧測力計，當(dāng)橡皮筋的活動端拉到O點時，兩根細繩相互垂直，如左圖所示．這時彈簧測力計的讀數(shù)可從圖中讀出．(1)由圖可讀得兩個相互垂直的拉力的大小分別為______N和______N.(2)在右圖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．2.504.00放/縮01234512345(N)(N)畫力的圖示顯示解析轉(zhuǎn)原題四、真題演練4.真題演練【真題】

(2011·江蘇卷，10)某同學(xué)用如圖所示的實驗裝置來驗證“力的平行四邊形定則”．彈簧測力計A掛于固定點P，下端用細線掛一重物M.彈簧測力計B的一端用細線系于O點，手持另一端向左拉，使結(jié)點O靜止在某位置．分別讀出彈簧測力計A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點的位置和拉線的方向．