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. . 精选文档 精选文档 实验三 验证力的平行四边形定则 1. 1. 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同 2. 实验器材 . 木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺 . 3. 实验步骤 用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上 用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套， 某一位置 O. 如图 1 甲所示 . . 互成角度地拉橡皮条， 使橡皮条伸长， 结点到达 图 1 (3) 用铅笔描下结点 O的位置和两个细绳套的方向， 并记录弹簧测力计的读数， 利用刻度尺和 三角板根据平行四边形定则求出合力 F. (4) 只用一个弹簧测力计， 通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置 O，记下弹簧测 力计的读数 F′和细绳的方向，如图乙所示 (5) 比较 F′与用平行四边形定则求得的合力 . F，看它们在实验误差允许的范围内是否相同 . 正确使用弹簧测力计 将两只弹簧测力计调零后水平互钩对拉过程中， 读数相同， 可选； 若不同， 应另换或调校， 直至相同为止 . 使用时，读数应尽量大些，但不能超出范围 . 被测力的方向应与轴线方向一致 . 读数时应正对、平视刻度 . 注意事项 位置不变： 在同一次实验中， 使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同， 是为了使合力的作用效果与两个分力共同作用效果相同，这是利用了等效替代的思想 . 角度合适： 用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时， 其夹角不宜太小， 也不宜太大，以 60°～ 100°之间为宜 . 在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些 . 细绳套应适当长一些，便于确定力的方向 . 统一标度： 在同一次实验中， 画力的图示选定的标度要相同， 并且要恰当选定标度， 使力 的图示稍大一些 . 误差分析 误差来源：除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等 . 减小误差的办法： ①实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度盘，要按有效数字位数要求和弹簧测力计的精度正确读数和记录 . ②作图时使用刻度尺，并借助于三角板，使表示两力的对边一定要平行 . 命题点一 命题点一 教材原型实验 例 1 ( 2017·全国卷Ⅲ· 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 1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图 2(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 . 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. 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＝4.2 N 和 F2＝ 5.6 N. ①用 5 mm长度的线段表示 1 N 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； 图 2 ② F 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 (1)4.0 (2) ①见解析图 ②4.0 0.05 解析 (1) 由题图 (b) 可知， F 的大小为 4.0 N (2) ①画出力 F1、F2 的图示，如图所示 ②用刻度尺量出 F 合的线段长约为 20 mm， 所以 F 合大小为 4.0 N ， F 合与拉力 F 的夹角的正切值为 tan α＝ 0.05. 变式 1 ( 2015·山东理综· 21 ) 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 3 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 0.50 N，测出所对应的 l ，部分数据如下表所示： 图 3 F(N) 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 l (cm) l 0 10.97 12.02 13.00 13.98 15.05 ③