实验三验证力平行四边形定则.doc

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1、实验三 验证力的平行四边形定则,)1.实验目的(1)验证力的合成的平行四边形定则.(2)理解等效替代思想的应用.2.实验原理互成角度的两个力F1、F2与另外一个力F′产生相同的效果,看F1、F2用平行四边形定则求出的合力F与F′在实验误差允许范围内是否相等.3.实验器材方木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳套(两个)、弹簧测力计(两只)、三角板、刻度尺、铅笔.4.实验步骤(1)用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上.(2)用图钉把橡皮条的一端固定在A点,橡皮条的另一端拴上两个细绳套.(3)用两只弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条与绳的

2、结点伸长到某一位置O,如图所示,记录两弹簧测力计的读数,用铅笔描下O点的位置及此时两细绳的方向.(4)只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O,记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向.(5)改变两弹簧测力计拉力的大小和方向,再重做两次实验.1.数据处理(1)用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线,按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形,过O点画平行四边形的对角线,此对角线即为合力F的图示.(2)用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出实验步骤(4)中弹簧测力计的拉力F′的图

3、示.(3)比较F与F′是否完全重合或几乎完全重合,从而验证平行四边形定则.2.注意事项(1)同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是:将两只弹簧测力计调零后互钩对拉,读数相同.(2)在同一次实验中,使橡皮条拉长时,结点O位置一定要相同.(3)用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时,夹角不宜太大也不宜太小,在60°~100°之间为宜.(4)实验时弹簧测力计应与木板平行,读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度,在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下,拉力的数值尽量大些.(5)细绳套应适当长一些,便于确定力的方向.不要直接沿细绳套的方向画直线,应在细绳套末

4、端用铅笔画一个点,去掉细绳套后,再将所标点与O点连接,即可确定力的方向.(6)在同一次实验中,画力的图示所选定的标度要相同,并且要恰当选取标度,使所作力的图示稍大一些.3.误差分析(1)弹簧测力计本身的误差.(2)读数误差和作图误差.(3)两分力F1、F2间的夹角θ越大,用平行四边形定则作图得出的合力F的误差ΔF也越大.      对原理和操作的考查  (2015·高考山东卷)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

5、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,部分数据如下表所示:F/N00.501.001.502.002.50l/cml010.9712.0213.0013.9815.05  ③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

6、标记为A、B,橡皮筋OA段的拉力记为FOA,OB段的拉力记为FOB.  甲         乙完成下列作图和填空:(1)利用表中数据在坐标纸丙上画出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)在图丁中根据给出的标度,作出FOA和FOB的合力F′的图示.(4)通过比较F′与________的大小和方向,即可得出实验结论.[解析] (1)如答案图甲所示,由图象知图线与横轴交点横坐标即弹簧原长,故l0=10.0cm.(2)由图象知橡皮筋的劲度系数k=50.0

7、N/m,OA、OB的长度之和是13.60cm,原长10cm,则形变量Δx=3.60cm,所以弹力T=kΔx=1.80N.(3)合力F′的图示如答案图乙所示.(4)橡皮筋搭在秤钩上拉至O点和把橡皮筋挂在秤钩上拉至O点效果相同,F′应与FOO′比较.[答案] (1)如下图甲所示 10.0(9.8、9.9、10.1均正确) (2)1.80(1.70~1.90均正确) (3)如图乙所示 (4)FOO′1.(2015·高考安徽卷)在“验证力的平行四边形定则”实验中,某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上,将橡皮条的一端固定在板上一点,两个细绳套系在橡皮条的另

8、一端.用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套,互成角度地施加拉力,使橡皮条伸长,结点到达纸面上某一位置,如图所示

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