实验3验证力的平行四边形定则.ppt

实验三 验证力的平行四边形定则一、实验目的1．会使用弹弹簧测测力计计．2．验证验证 互成角度的两个力合成时时的平行四边边形定则则．二、实验原理1．等效法：一个力F′的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让让同一条一端固定的橡皮条伸长长到同一点，所以一个力F′就是这这两个力F1和F2的合力，作出力F′的图图示，如图图所示．2．平行四边边形法：根据平行四边边形定则则作出力F1和F2的合力F的图图示．3．验证验证 ：比较较F和F′的大小和方向是否相同，若在误误差允许许的范围围内相同，则验证则验证 了力的平行四边边形定则则．三、实验器材方木板、白纸纸，弹弹簧测测力计计(两只)，橡皮条，细绳细绳 套(两个)，三角板，刻度尺，图钉图钉 (几个)．四、实验步骤1．在水平桌面上平放一块块方木板，在方木板上铺铺一张张白纸纸，用图钉图钉 把白纸纸固定在方木板上．2．用图钉图钉 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 ，细绳细绳 的另一端各系上细绳细绳 套．3．用两个弹弹簧测测力计计分别钩别钩 住细绳细绳 套，互成角度地拉橡皮条，将结结点拉到某一位置O，如图图所示．4．用铅铅笔描下O点的位置和两条细绳细绳 的方向，读读出并记记录录两个弹弹簧测测力计计的示数．5．用铅铅笔和刻度尺在白纸纸上从O点沿两条细绳细绳 的方向画直线线，按一定的标标度作出两个力F1和F2的图图示，并以F1和F2为邻边为邻边 用刻度尺和三角板作平行四边边形，过过O点的平行四边边形的对对角线线即为为合力F.6．只用一个弹弹簧测测力计计，通过细绳过细绳 把橡皮条的结结点拉到同样样的位置O，读读出并记录弹记录弹 簧测测力计计的示数，记记下细绳细绳 的方向，按同一标标度用刻度尺从O点作出这这个力F′的图图示．7．比较较F′与用平行四边边形定则则求出的合力F的大小和方向，看它们们在实验误实验误 差允许许的范围围内是否相等．8．改变变F1和F2的大小和方向，再做两次实验实验 ．五、注意事项1．同一实验实验 中的两只弹弹簧测测力计计的选选取方法是：将两只弹弹簧测测力计调计调 零后互钩对钩对 拉，若两只弹弹簧测测力计计在对对拉过过程中，读读数相同，则则可选选；若读读数不同，应调应调 整或另换换，直至相同为为止．2．在同一次实验实验 中，使橡皮条拉长时长时 ，结结点O位置一定要相同．3．用两只弹弹簧测测力计钩计钩 住绳绳套互成角度地拉橡皮条时时，夹夹角不宜太大也不宜太小，在60°～100°之间为间为 宜．4．读读数时应时应 注意使弹弹簧测测力计计与木板平行，并使细绳细绳套与弹弹簧测测力计计的轴线轴线 在同一条直线线上，避免弹弹簧测测力计计的外壳与弹弹簧测测力计计的限位卡之间间有摩擦．读读数时时眼睛要正视弹视弹 簧测测力计计的刻度，在合力不超过过量程及橡皮条弹弹性限度的前提下，拉力的数值值尽量大些．5．细绳细绳 套应应适当长长一些，便于确定力的方向．不要直接沿细绳细绳 套的方向画直线线，应应在细绳细绳 套末端用铅铅笔画一个点，去掉细绳细绳 套后，再将所标标点与O点连连接，即可确定力的方向．6．在同一次实验实验 中，画力的图图示所选选定的标标度要相同，并且要恰当选选取标标度，使所作力的图图示稍大一些．六、误差分析1．弹簧测测力计计本身的误误差．2．读读数误误差和作图误图误 差．3．两分力F1、F1间间的夹夹角θ越大，用平行四边边形定则则作图图得出的合力F的误误差ΔF也越大．七、实验改进本实验实验 用一个弹弹簧测测力计计也可以完成，具体操作如下：(1)把两条细绳细绳 中的一条细绳细绳 与弹弹簧测测力计连计连 接，另一条细绳细绳 用手直接抓住，然后同时时拉这这两条细绳细绳 ，使结结点至O点，记记下两条细绳细绳 的方向和弹弹簧测测力计计的示数F1.(2)放回橡皮条后，将弹弹簧测测力计连计连 接到另一细绳细绳 上，用手再同时时拉这这两条细绳细绳 ，使结结点至O点，并使两条细绳细绳 位于记录记录 下来的方向上，读读出弹弹簧测测力计计的示数F2.其他步骤骤与提供两只弹弹簧测测力计计相同．这这种操作的优优点是能减小因两弹弹簧测测力计计的不同而带带来的误误差，但实验过实验过 程稍麻烦烦. (2014·泰州模拟)在“验证验证 力的平行四边边形定则则”的实验实验 中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳细绳 ，细绳细绳 的另一端都有绳绳套(如图图)．实验实验 中需用两个弹弹簧测测力计计分别钩别钩 住绳绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长长，结结点到达某一位置O.实验数据的处理 (1)某同学在做该实验时认为该实验时认为 ：A．拉橡皮条的绳细绳细 一些且长长一些，实验实验 效果较较好B．拉橡皮条时时，弹弹簧测测力计计、橡皮条、细绳应贴细绳应贴 近木板且与木板平面平行C．橡皮条弹弹性要好，拉结结点到达某一位置O时时，拉力要适当大些D．拉力F1和F2的夹夹角越大越好其中正确的是________(填入相应应的字母)．ABC(2)若两个弹弹簧测测力计计的读读数均为为4 N，且两弹弹簧测测力计计拉力的方向相互垂直，则则________(选选填“能”或“不能”)用一个量程为为5 N的弹弹簧测测力计测计测 量出它们们的合力，理由是__________________．不能量程太小(2012·浙江理综，22,10分)在“探究求合力的方法”实实验验中，现现有木板、白纸纸、图钉图钉 、橡皮筋、细绳细绳 套和一把弹弹簧秤．(1)为为完成实验实验 ，某同学另找来一根弹弹簧，先测测量其劲劲度系数，得到的实验实验 数据如下表：实验原理和实验误差的分析 弹力F(N)0.501.001.502.002.503.003.50伸长量x (10－2 m)0.741.802.803.724.605.586.42用作图图法求得该弹该弹 簧的劲劲度系数k＝____________N/m.53(2)某次实验实验 中，弹弹簧秤的指针针位置如图图所示，其读读数为为_____ N；同时时利用(1)中结结果获获得弹弹簧上的弹弹力值为值为 2.50 N，请请在图图中画出这这两个共点力的合力F合；(3)由图图得到F合＝________N.2. 103.3F1F2F合在课课外活动动小组进组进 行研究性学习习的过过程中，某研究小组设计组设计 了一个实验实验 来验证验证 力的平行四边边形定则则，其设设计计方案为为：用三根相同的橡皮带带、四个图钉图钉 、一把直尺和一支铅铅笔、三张张白纸纸、平木板来验证验证 力的平行四边边形定则则．其步骤骤如下：①将拴有橡皮条的图钉图钉 A、B适当张张开钉钉在木板上，拉第三根橡皮条，使三根橡皮条互成角度拉伸，待结结点处处的图钉图钉 O静止时时，钉钉下C图钉图钉 ，并记录图钉记录图钉 O的位置和图图钉钉A、B、C的位置．实验创新设计 ②将x1、x2、x3按一定比例图图示表示出来，以x1、x2为邻为邻边边作平行四边边形，求出其对对角线线OC′，比较较OC′与OC的长长度(即x3的长长度)及方向，若相等，且在一条直线线上，则则达到目的，若OC′与OC有一微小夹夹角θ，则则有误误差(如图图所示)：③测测出此时这时这 三根橡皮条的长长度L1、L2、L3，分别别算出它们们的伸长长量x1＝L1－L0，x2＝L2－L0，x3＝L3－L0.④将三根橡皮条的一端都拴在一个图钉图钉 O上，将这这三根橡皮条的另一端分别别拴上图钉图钉 A、B、C，注意此时时四个图图钉钉均未固定在板上．⑤用刻度尺测测出橡皮条的自由长长度L0，注意从图钉图钉 脚之间测间测 起．(1)请请你确定该该研究小组组的实验实验 步骤骤的顺顺序是______________ ④⑤①③②(2)对对于本实验实验 下列论论述中正确的是________．A．实验实验 中用到了图钉图钉 O受到三个共面共点力而静止，任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反的原理，使合力和分力在一次实验实验 中全部出现现，从而简简化了实验实验的过过程B．实验实验 中用到了胡克定律，简简化了力的测测量，可以不用弹弹簧测测力计计就完成实验实验C．由于实验实验 中总总有OC′与OC的微小夹夹角θ，故实验实验 有误误差，该该方法不可取D．三根橡皮条不能做到粗细细、长长短完全相同，是该实该实验验的主要误误差来源之一 ABD1．在“验证力的平行四边形定则”的实验中，合力与分力的作用 效果相同．这里作用效果是指 ( ) A．弹簧测力计的弹簧被拉长 B．固定橡皮条的图钉受拉力产生形变 C．细绳套受拉力产生形变 D．使橡皮条在同一方向上伸长到同一长度D 2.2 ．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，另一端系上两根细绳，细绳的另一 端都有绳套(如图所示)．实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳 套，并互成角度地拉橡皮条．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 其中正确的是 ( )C 3．某同学用如图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.3.6 (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， 请您提出两个解决办法．D 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)4．(2014·梅州模拟)共点的两个力的合成实验中，(1)目的是验证两个共点力合成 时遵循____________法则．实验时已提供的器材有：方木板、白纸、橡皮条、 细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(多个)，还缺少的必要的器材是 ________________． (2)在互成角度二力合成的实验中某学生有如下操作步骤，试按合理的顺序将步 骤序号填在下面的线上_____________． A．只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条结点拉到O点，记下弹簧测力 计读数F和细绳方向． B．把橡皮条一端固定在木板上，在橡皮条另一端拴上两根细绳套(此端交点称 为结点)． C．用两个弹簧测力计通过两个互成角度的细绳套拉橡皮条，使之伸长到一定 长度，在白纸上记下结点位置O，同时记下两个弹簧测力计读数F1、F2和两根 细绳方向． D．把白纸钉在木板上． E．改变F1、F2的大小和方向，重做两次实验． F．用同一比例图示F1、F2和F，作图求出F1和F2合力F′，比较F和F′得出实验结 论．平行四边形 弹簧测力计(两个) DBCAFE 5．(2014·合肥模拟)有同学利用如图所示的装置来验证力的平行 四边形定则：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B ，将绳子打一个结点O，每个钩码的质量相等，当系统达到平衡 时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力FTOA、FTOB和TTOC， 回答下列问题： (1)改变钩码个数，实验能完成的是 ( ) A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4 B．钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4 C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4 D．钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5BCD (2)在拆下钩码和绳子前，应该做好三个方面的记录： ①________________________________. ②__________________________________. ③_______________________________.。