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1、北京版物理第7讲 实验:验证力的平行四边形定则实验装置实验原理一个力F‘的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到①,所以力F’就是这两个力F1和F2的合力。作出力F‘的图示并根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示,比较F和F’的大小和方向是否相同,若相同,则说明互成角度的两个力合成时遵循②。教材研读同一点平行四边形定则自测1(多选)在做“互成角度的两个力的合成”实验时,橡皮条的一端固定在木板上,用两个弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点。以下操作中不正确的是( )A.同一实验过程中,O点位置
2、允许变动B.实验中,弹簧测力计必须与木板平行,读数时视线要正对弹簧测力计刻度C.实验中,先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程,然后只需调节另一弹簧测力计拉力的大小和方向,把橡皮条另一端拉到O点D.实验中,把橡皮条的另一端拉到O点时,两弹簧测力计之间的夹角应取90°,以便于算出合力的大小答案 ACD 从橡皮条固定点到O点的连线,是合力的作用线方向,如果O点变动,那么合力的大小、方向都要变化,就不能验证力的平行四边形定则,故A选项错;C选项中,因一个弹簧测力计已拉到最大量程,再通过另一个弹簧测力计拉橡皮条到O点时,每一个弹簧测力计都可能超
3、过最大量程,造成损坏,或读数不准,故C选项错;互成角度的两个力的合成,是利用平行四边形定则进行合成,合力的大小并非计算出来的,所以两弹簧测力计之间的夹角不必成90°角,故D选项错。自测2探究力的平行四边形定则的实验原理是等效原理,其等效性是指( )A.使两分力与合力满足平行四边形定则B.使两次橡皮筋与细绳套的结点都与某点O重合C.使两次橡皮筋伸长的长度相等D.使弹簧测力计在两种情况下发生相同的形变答案 B 本实验的验证目标是分力和合力之间遵循平行四边形定则,等效性体现在橡皮筋发生相同的形变,故两次实验中橡皮筋的自由端要都回到O点。1.
4、注意事项(1)同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是:将两只弹簧测力计钩好后对拉,若两只弹簧测力计在对拉的过程中,读数相同,则可选,若不同,应另换,直至相同为止,使用时弹簧测力计与板面平行;(2)在满足合力不超过弹簧测力计量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下,应使拉力尽量大一些,以减小误差;(3)画力的图示时,应该选定恰当的标度,尽量使图画得大一些,但也不要太大而画出纸外,要严格按力的图示要求和几何作图法作出合力;(4)在同一次实验中,拉长的橡皮条的结点O位置一定要相同。2.数据处理考点突破考点 实验的注意事项与数据处理由作图法得到的F与实际测量
5、得到的F'不可能完全符合,但在误差允许范围内可认为F和F'符合。典例1某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则。实验步骤:①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上,使其轴线沿竖直方向。②如图甲所示,将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上,另一端用圆珠笔尖竖直向下拉,直到弹簧秤示数为某一设定值时,将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2,记录弹簧秤的示数F,测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l)。每次将弹簧秤示数改变0.50N,测出所对应的l,部分数据如表所示:图甲F(N)00.501.001.502.002.50l(cm)l010.9712.0213.
6、0013.9815.05③找出②中F=2.50N时橡皮筋两端的位置,重新标记为O、O',橡皮筋的拉力记为FOO'。④在秤钩上涂抹少许润滑油,将橡皮筋搭在秤钩上,如图乙所示。用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端,使秤钩的下端达到O点,将两笔尖的位置标记为A、B,橡皮筋OA段的拉力记为FOA,OB段的拉力记为FOB。图乙完成下列作图和填空:(1)利用表中数据在给出的坐标纸上画出F-l图线,根据图线求得l0=cm。(2)测得OA=6.00cm,OB=7.60cm,则FOA的大小为N。(3)根据给出的标度,作出FOA和FOB的合力F'的图示。(4)通过
7、比较F'与的大小和方向,即可得出实验结论。答案 (1)如图甲所示 10.0(9.8、9.9、10.1均正确)图甲(2)1.80(1.70~1.90均正确)(3)如图乙所示图乙(4)FOO'解析 (1)根据表格数据,作出F-l图线,图线的横截距即表示橡皮筋原长,因此l0=10.0cm。(2)橡皮筋总长l=OA+OB=13.60cm,根据F-l图线,可读出弹簧长度l=13.60cm时橡皮筋的拉力为1.80N。(3)根据平行四边形定则作图,对角线表示合力F'。(4)若F‘与FOO’在误差范围内大小相等、方向相同,就表明力的平行四边形定则
8、是正确的。1-1(2014北京丰台二模,21)在“验证力的平行四边形定则”的实验中,某同学的实验情况如图甲所示,其中A为固
