第二章 实验三验证力的平行四边形定则 实验理论指导 考情案例导析 知能演练提升. 第二章 实验三验证力的平行四边形定则 实验理论指导 考情案例导析 知能演练提升.

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第二章 实验三验证力的平行四边形定则 实验理论指导 考情案例导析 知能演练提升

(1)掌握弹簧测力计的正确使用方法。 (2)验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则。

使一个力F′和两个力F1、F2都让同一条一端固定的橡皮条伸长到某点,即它们的作用效果相同,所以一个力F′就是这两个力F1和F2的合力。作出力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,比较F和F′的大小和方向是否都相同。

方木板,白纸,弹簧测力计(两只),橡皮条,细绳套(两个),三角板,刻度尺,图钉(几个)、铅笔。

(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 绳的结点伸长到某一位置O,如图 实-3-1所示,记录两弹簧测力计 的读数,用铅笔描下O点的位置及 图实-3-1 此时两细绳套的方向。

(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)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这只弹 簧测力计的拉力F′的图示。 (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。

(1)使用弹簧测力计前,要先观察指针是否指在零刻度处, 若指针不在零刻度处,要设法调整指针,使之指在零刻 度处。再将两个弹簧测力计的挂钩钩在一起,向相反方 向拉,如果两个示数相同方可使用。 (2)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。

(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)在同一次实验中,使橡皮条拉长时结点的位置一定要 相同。

(5)在用力拉弹簧测力计时,拉力应沿弹簧测力计的轴线方 向。弹簧测力计中弹簧轴线、橡皮条、细绳套应该位于 与纸面平行的同一平面内。要防止弹簧测力计卡壳,防 止弹簧测力计或橡皮条与纸面有摩擦。 (6)在同一实验中,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。

1.读数误差 弹簧测力计数据在允许的情况下,尽量大一些,读数时眼睛一定要正视,要按有效数字正确读数和记录。 2.作图误差 (1)结点O的位置和两个弹簧测力计的方向画得不准确,造成 作图误差。

(2)两个分力的起始夹角α太大,如大于120°,再重复做两次 实验,为保证结点O位置不变(即保证合力不变),则α变化 范围不大,因而弹簧测力计示数变化不显著,读数误差较 大,导致作图产生较大误差。 (3)作图比例不恰当、不准确等造成作图误差。

本实验用一个弹簧测力计也可以完成,具体操作如下: (1)把两条细绳套中的一条细绳套与弹簧测力计连接,另一 条细绳套用手直接抓住,然后同时拉这两条细绳套,使 结点至O点,记下两条细绳套的方向和弹簧测力计的示 数F1。

(2)放回橡皮条后,将弹簧测力计连接到另一细绳套上,用 手再同时拉这两条细绳套,使结点至O点,并使两条细绳 套位于记录下来的方向上,读出弹簧测力计的示数F2。 其他步骤与提供两只弹簧测力计相同。

[例1] 在探究求合力的方法时,先将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上带有绳套的两根细绳。实验时,需要两次拉伸橡皮条,一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条,另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条。

(1)实验对两次拉伸橡皮条的要求中,应该将橡皮条和绳的 结点沿相同方向拉到________位置(填“同一”或“不同”)。 (2)同学们在操作过程中有如下议论,其中对减小实验误差 有益的说法是________(填字母代号)。

A.用两个弹簧秤通过细绳拉橡皮条时,拉力间的角度 要小一些 B.弹簧秤、细绳、橡皮条要尽量与木板平行 C.用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可 能大 D.标记同一细绳方向的两点要远些

[解析] (1)只有拉到同一位置时,两次的作用效果才能相同,即第二次的一个力才是第一次两个力的合力。 (2)用两个弹簧秤通过细绳拉橡皮条时,两力间的角度应较大一些,便于实验结果更准确,故A错误;弹簧秤、细绳、橡皮条要尽量与木板平行,如果不平行会导致在木板上画出的力的图示与实际不符,故B正确;两弹簧秤示数之差的大小对实验没有影响,故C错误;标记同一细绳方向的两点比较近时,所画直线的方向误差就较大,故D正确。 [答案] (1)同一 (2)BD

[例2] 将橡皮筋的一端固定在A点,另一端拴上两根细绳,每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为0 [例2] 将橡皮筋的一端固定在A点,另一端拴上两根细绳,每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计,沿着不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮筋的活动端拉到O点时,两根细绳相互垂直,如图实-3-2所示,这时弹簧测力计的示数可从图中读出。

图实-3-2 (1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为______ N 和______ N。 (2)在如图实-3-2所示的方格纸上按作图法的要求画出这 两个力及它们的合力。

[解析] (1)弹簧测力计的最小刻度为0.1 N,读数时应估读一位,所以读数分别为2.50 N和4.00 N。   [答案] (1)2.50 4.00 (2)见解析图

[例3] “验证力的平行四边形定则”实验中 (1)部分实验步骤如下,请完成有关内容: A.将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上,另一端绑上两根细线。 B.在其中一根细线上挂上5个质量相等的钩码,使橡皮筋拉伸,如图实-3-3甲所示,记录:________、________、________。

图实-3-3

[解析] (1)根据验证力的平行四边形定则实验步骤可知:B中应记录的是:结点O的位置;钩码个数(或细线拉力大小);拉力方向(或细线方向)。C中调整B、C位置的目的是使橡皮筋与细线的结点O与步骤B中记录的结点位置重合,需要记录的是细线方向和钩码个数(或细线拉力大小)。 (2)若平行四边形定则得到验证,设每个钩码重为G,则F=5G、F1=4G、F2=3G,由三角函数关系可知三力恰好构成直角三角形,则cosα=3/5,cosβ=4/5,所以cosα/cosβ=3/4。

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