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1、实验三 验证力的平行四边形定则实验基础命题研析实验基础落实基础·提炼精髓●注意事项1.位置不变同一次实验中橡皮条拉长后的结点O必须保持不变.2.拉力(1)细绳应适当长一些,便于确定力的方向.不要直接沿细绳方向画直线,应在细绳适当距离标出两个点.去掉细绳后,连直线确定力的方向.(2)应尽量使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内.(3)弹簧测力计数据尽量大些,读数时眼睛要正视,要按有效数字正确读数和记录.3.作图(1)在同一次实验中,选定的比例要相同.(2)两分力夹角不能太大或太小,作图时两力与对边一定要平行.●误差分析产生原因减小方法偶然误差读数误差弹簧测力计数据在允许的条
2、件下尽量大些,读数时眼睛要正视作图误差两分力夹角不能太大或太小,作图时两力的对边一定要平行系统误差弹簧测力计本身的误差选较精确的弹簧测力计命题研析突破常规·注重创新命题点一 基础性实验【典例1】(2017·全国Ⅲ卷,22)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,将画有坐标轴(横轴为x轴,纵轴为y轴,最小刻度表示1mm)的纸贴在水平桌面上,如图(a)所示.将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外),另一端P位于y轴上的A点时,橡皮筋处于原长.(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O,此时拉力F的大小可由测力计读出.测力计的示数如图(b)所示,F的大小为N.
3、答案:(1)4.0解析:(1)由图可知,F的大小为4.0N.(2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋P端回到A点;现使用两个测力计同时拉橡皮筋,再次将P端拉至O点,此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向,由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1=4.2N和F2=5.6N.①用5mm长度的线段表示1N的力,以O为作用点,在图(a)中画出力F1,F2的图示,然后按平行四边形定则画出它们的合力F合;②F合的大小为N,F合与拉力F的夹角的正切值为.若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内,则该实验验证了力的平行四边形定则.答案:(2)①见解析 ②4.00.05方法技巧
4、(1)弹簧测力计的读数要点①注意弹簧测力计的最小格表示的力的数值.②弹簧测力计读数要符合有效数字要求,小数点后数字位数与单位长度的力相对应.(2)作图求合力的方法实验中在测出两个分力大小、方向的前提下求合力大小和方向时,必须严格按照所设单位长度以及分力方向作出分力,然后作平行四边形及所夹对角线,再确定合力的大小和方向.题组训练1.某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验如图(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图.(1)如果没有操作失误,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
5、方法是.A.理想实验法B.等效替代法C.控制变量法D.建立物理模型法解析:(1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿AO方向;而两个弹簧测力计拉橡皮条至O点时,根据平行四边形定则作出两弹簧测力计拉力的合力,由于误差的存在,不一定沿AO方向,故一定沿AO方向的是F′.(2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同,它们的作用效果可以等效替代,故选项B正确.答案:(1)F′(2)B(3)实验时,主要的步骤是A.在桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上;B.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,细绳的另一端系着绳套;C.用两个弹簧测力
6、计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O,记录下O点的位置,读出两个弹簧测力计的示数;D.按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F;E.只用一个弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧测力计的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力F′的图示;F.比较F′和F的大小和方向,看它们是否相同,得出结论.上述步骤中,①有重要遗漏的步骤的序号是和;②遗漏的内容分别是和.解析:(3)①根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作规程可知,有重要遗漏的步骤的序号是C,E.②在C中未记下两条细绳的方向,E中未说
7、明是否把橡皮条的结点拉到同一位置O.答案:(3)①CE②C中应加上“记下两条细绳的方向”E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”2.完成以下“验证力的平行四边形定则”实验的几个主要步骤:(1)如图(甲),用两个弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,记下结点O的位置、两弹簧测力计的读数F1,F2以及两细绳套的方向.(2)如图(乙),用一个弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到,记下细绳套的方向,读得弹簧测力计的