高考物理一轮复习第二章相互作用实验三验证力的平行四边形定则学案新人教版.docVIP

实验三验证力的平行四边形定则

实验知识·自主回顾

SHIYANZHISHIZIZHUHUIGU

一、实验目的

验证力的合成的平行四边形定则；理解等效替代思维方法在物理学中的应用。

二、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筋伸长到同一点，所以力F就是这两个力F1和F2的合力。作出力F1、F2和F的图示，再根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F′的图示，如图所示。比较F和F′的大小和方向，若在实验误差允许范围内相等，则可验证平行四边形定则。

三、实验器材

方木板一块，弹簧秤两个，白纸，橡皮条一段，细绳套两个，图钉(若干)，三角板，刻度尺，铅笔。

四、实验步骤

(1)用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上。

(2)用两个弹簧测力计分别钩拉两个细绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，结点到达某一位置O。

(3)用铅笔描下结点O的位置和两条细绳的方向，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，通过细绳套把橡皮筋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。

(5)比较F′与用平行四边形定则求得的合力F，判断在实验误差允许的范围内是否相等。

五、误差分析

除弹簧测力计本身的误差外，实验误差主要来源于读数误差和作图误差两个方面。

(1)减小读数误差的方法：弹簧测力计数据在允许的情况下，尽量大一些。

(2)减小作图误差的方法：作图时两力的对边一定要平行，两个分力F1、F2间的夹角越大，用平行四边形作出的合力F的误差ΔF就越大，所以实验中不要把F1、F2间的夹角取得太大。

六、注意事项

(1)正确使用弹簧测力计：①本实验需要选用规格相同的两只弹簧测力计；②使用时读数尽量大，但不能超出量程；③被测力的方向与轴线方向要一致；④读数时应正对、平视刻度。

(2)位置不变：在同一次实验中，橡皮筋拉长后，结点O的位置必须保持不变。

核心考点·重点突破

HEXINKAODIANZHONGDIANTUPO

考点一教材原型实验

例1(2023·四川雅安中学开学考)两个实验小组做了如下两个实验，请回答下列问题：

Ⅰ.一个实验小组利用图甲实验装置进行“探究求合力的方法”实验。

(1)下列说法中正确的是AC。

A．在测量同一组数据F1、F2和合力F的过程中，橡皮条结点O的位置不能变化

B．弹簧测力计拉细线时，拉力方向必须竖直向下

C．F1、F2和合力F的大小都不能超过弹簧测力计的量程

D．为减小测量误差，F1、F2间夹角应为90°

(2)弹簧测力计的指针如图乙所示，由图可知拉力的大小为4.00N。

(3)本实验采用的科学方法是C。

A．理想实验法 B．控制变量法

C．等效替代法 D．建立物理模型法

Ⅱ.另一个实验小组在“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丙所示，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。

(1)本实验中，采取下列哪些方法和步骤可以减小实验误差BD。

A．两个分力F1、F2间的夹角尽量小些

B．两个分力F1、F2的大小要适当大些

C．拉橡皮条的细绳要稍短一些

D．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

(2)本实验采用的是等效替代法，但若将细绳也换成橡皮条，则实验结果是否会发生变化？答：不变化(填“变化”或“不变化”)。

(3)为了完成实验，在用两个完全相同的弹簧测力计成一定角度拉橡皮条时，必须记录的有ACD。

A．两细绳的方向 B．橡皮条的原长

C．两弹簧测力计的示数 D．结点O的位置

(4)若保持结点O的位置及OB绳方向不变，而将OC顺时针缓慢转动一小角度，其他操作均正确，则BC。

A．弹簧测力计甲的示数不变

B．弹簧测力计甲的示数一直减小

C．弹簧测力计乙的示数可能增大

D．弹簧测力计乙的示数一定先减小后增大

[解析]本题考查平行四边形定则的实验原理和误差分析。

Ⅰ.(1)要保证两个弹簧测力计的拉力与一个弹簧测力计的拉力效果相同，橡皮条要沿相同方向且伸长量相同，则O点的位置应固定，故A正确；本实验是在水平面作力的图示，为了减小误差弹簧测力计必须保持与木板平行，橡皮条及挂钩码的细绳必须在同一平面内，弹簧测力计拉细线时，拉力方向不一定要竖直向下，故B错误；在测量的过程中F1、F2和合力F的大小都不能超过弹簧测力计的量程，否则误差比较大，故C正确；本实验只要使两次效果相同就行，两个弹簧测力计拉力的方向没有限制，并非一定要夹角为90°不变，故D错误。

(2)由图乙弹簧测力计的指针指示可知，拉力F的大小为4.00N。

(3)本实验中，合力产生的效果与两个分力产生的效果是相同的，所以采用的科学方法是