高中物理總復(fù)習(xí)第二章 實(shí)驗(yàn)三 驗(yàn)證力的平行四邊形定則

1、實(shí)驗(yàn)三實(shí)驗(yàn)三驗(yàn)證力驗(yàn)證力的平行的平行四邊形四邊形定則定則實(shí)驗(yàn)理論指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)理論指導(dǎo)考情案例導(dǎo)析考情案例導(dǎo)析知能演練提升知能演練提升(1)掌握彈簧測力計(jì)的正確使用方法。掌握彈簧測力計(jì)的正確使用方法。(2)驗(yàn)證互成角度的兩個(gè)力合成時(shí)的平行四邊形定則。驗(yàn)證互成角度的兩個(gè)力合成時(shí)的平行四邊形定則。 使一個(gè)力使一個(gè)力F和兩個(gè)力和兩個(gè)力F1、F2都讓同一條一端固定的橡都讓同一條一端固定的橡皮條伸長到某點(diǎn)，即它們的作用效果相同，所以一個(gè)力皮條伸長到某點(diǎn)，即它們的作用效果相同，所以一個(gè)力F就是這兩個(gè)力就是這兩個(gè)力F1和和F2的合力。作出力的合力。作出力F的圖示，再根據(jù)平的圖示，再根據(jù)平行四邊形定則作出力行四邊形

2、定則作出力F1和和F2的合力的合力F的圖示，比較的圖示，比較F和和F的的大小和方向是否都相同。大小和方向是否都相同。 方木板，白紙，彈簧測力計(jì)方木板，白紙，彈簧測力計(jì)(兩只兩只)，橡皮條，細(xì)，橡皮條，細(xì)繩套繩套(兩個(gè)兩個(gè))，三角板，刻度尺，圖釘，三角板，刻度尺，圖釘(幾個(gè)幾個(gè))、鉛筆。、鉛筆。(1)用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上。用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上。(2)用圖釘把橡皮條的一端固定在用圖釘把橡皮條的一端固定在A點(diǎn)，橡皮條的另一端拴點(diǎn)，橡皮條的另一端拴 上兩個(gè)細(xì)繩套。上兩個(gè)細(xì)繩套。(3)用兩只彈簧測力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套，用兩只彈簧測力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套， 互成角度地拉橡皮條，使

3、橡皮條與互成角度地拉橡皮條，使橡皮條與 繩的結(jié)點(diǎn)伸長到某一位置繩的結(jié)點(diǎn)伸長到某一位置O，如圖，如圖 實(shí)實(shí)31所示，記錄兩彈簧測力計(jì)所示，記錄兩彈簧測力計(jì) 的讀數(shù)，用鉛筆描下的讀數(shù)，用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及點(diǎn)的位置及 圖實(shí)圖實(shí)31 此時(shí)兩細(xì)繩套的方向。此時(shí)兩細(xì)繩套的方向。(4)只用一只彈簧測力計(jì)通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同只用一只彈簧測力計(jì)通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同 樣的位置樣的位置O，記下彈簧測力計(jì)的讀數(shù)和細(xì)繩的方向。，記下彈簧測力計(jì)的讀數(shù)和細(xì)繩的方向。(5)改變兩彈簧測力計(jì)拉力的大小和方向，再重做兩次實(shí)驗(yàn)。改變兩彈簧測力計(jì)拉力的大小和方向，再重做兩次實(shí)驗(yàn)。(1)用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)用鉛筆

4、和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩方向畫直線，按選沿兩條細(xì)繩方向畫直線，按選 定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測力計(jì)的拉力定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測力計(jì)的拉力F1和和F2的圖示，的圖示， 并以并以F1和和F2為鄰邊用刻度尺作平行四邊形，過為鄰邊用刻度尺作平行四邊形，過O點(diǎn)畫平點(diǎn)畫平 行四邊形的對角線，此對角線即為合力行四邊形的對角線，此對角線即為合力F的圖示。的圖示。(2)用刻度尺從用刻度尺從O點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作出這只彈點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作出這只彈 簧測力計(jì)的拉力簧測力計(jì)的拉力F的圖示。的圖示。(3)比較比較F與與F是否完全重合或幾乎完全重合，從而驗(yàn)證平是否完全重合或幾乎完全重合，從而驗(yàn)證平 行

5、四邊形定則。行四邊形定則。(1)使用彈簧測力計(jì)前，要先觀察指針是否指在零刻度處，使用彈簧測力計(jì)前，要先觀察指針是否指在零刻度處， 若指針不在零刻度處，要設(shè)法調(diào)整指針，使之指在零刻若指針不在零刻度處，要設(shè)法調(diào)整指針，使之指在零刻 度處。再將兩個(gè)彈簧測力計(jì)的掛鉤鉤在一起，向相反方度處。再將兩個(gè)彈簧測力計(jì)的掛鉤鉤在一起，向相反方 向拉，如果兩個(gè)示數(shù)相同方可使用。向拉，如果兩個(gè)示數(shù)相同方可使用。(2)細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些，便于確定力的方向。不要直接沿細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些，便于確定力的方向。不要直接沿 細(xì)繩套的方向畫直線，應(yīng)在細(xì)繩套末端用鉛筆畫一個(gè)點(diǎn)，細(xì)繩套的方向畫直線，應(yīng)在細(xì)繩套末端用鉛筆畫一個(gè)點(diǎn)， 去掉

6、細(xì)繩套后，再將所標(biāo)點(diǎn)與去掉細(xì)繩套后，再將所標(biāo)點(diǎn)與O點(diǎn)連接，即可確定力的點(diǎn)連接，即可確定力的 方向。方向。(3)用兩只彈簧測力計(jì)鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時(shí)，夾用兩只彈簧測力計(jì)鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時(shí)，夾 角不宜太大也不宜太小，在角不宜太大也不宜太小，在60100之間為宜。之間為宜。(4)在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長時(shí)結(jié)點(diǎn)的位置一定要在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長時(shí)結(jié)點(diǎn)的位置一定要 相同。相同。(5)在用力拉彈簧測力計(jì)時(shí)，拉力應(yīng)沿彈簧測力計(jì)的軸線方在用力拉彈簧測力計(jì)時(shí)，拉力應(yīng)沿彈簧測力計(jì)的軸線方 向。彈簧測力計(jì)中彈簧軸線、橡皮條、細(xì)繩套應(yīng)該位于向。彈簧測力計(jì)中彈簧軸線、橡皮條、細(xì)繩套應(yīng)該位于

7、與紙面平行的同一平面內(nèi)。要防止彈簧測力計(jì)卡殼，防與紙面平行的同一平面內(nèi)。要防止彈簧測力計(jì)卡殼，防 止彈簧測力計(jì)或橡皮條與紙面有摩擦。止彈簧測力計(jì)或橡皮條與紙面有摩擦。(6)在同一實(shí)驗(yàn)中，畫力的圖示選定的標(biāo)度要相同，并且要在同一實(shí)驗(yàn)中，畫力的圖示選定的標(biāo)度要相同，并且要 恰當(dāng)選定標(biāo)度，使力的圖示稍大一些。恰當(dāng)選定標(biāo)度，使力的圖示稍大一些。1讀數(shù)誤差讀數(shù)誤差彈簧測力計(jì)數(shù)據(jù)在允許的情況下，盡量大一些，讀數(shù)時(shí)眼彈簧測力計(jì)數(shù)據(jù)在允許的情況下，盡量大一些，讀數(shù)時(shí)眼睛一定要正視，要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄。睛一定要正視，要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄。2作圖誤差作圖誤差(1)結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)O的位置和兩個(gè)彈簧測力計(jì)的方

8、向畫得不準(zhǔn)確，造成的位置和兩個(gè)彈簧測力計(jì)的方向畫得不準(zhǔn)確，造成 作圖誤差。作圖誤差。(2)兩個(gè)分力的起始夾角兩個(gè)分力的起始夾角太大，如大于太大，如大于120，再重復(fù)做兩次，再重復(fù)做兩次 實(shí)驗(yàn)，為保證結(jié)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，為保證結(jié)點(diǎn)O位置不變位置不變(即保證合力不變即保證合力不變)，則，則變化變化 范圍不大，因而彈簧測力計(jì)示數(shù)變化不顯著，讀數(shù)誤差較范圍不大，因而彈簧測力計(jì)示數(shù)變化不顯著，讀數(shù)誤差較 大，導(dǎo)致作圖產(chǎn)生較大誤差。大，導(dǎo)致作圖產(chǎn)生較大誤差。(3)作圖比例不恰當(dāng)、不準(zhǔn)確等造成作圖誤差。作圖比例不恰當(dāng)、不準(zhǔn)確等造成作圖誤差。 本實(shí)驗(yàn)用一個(gè)彈簧測力計(jì)也可以完成，具體操作如下：本實(shí)驗(yàn)用一個(gè)彈簧測力計(jì)也可以

9、完成，具體操作如下：(1)把兩條細(xì)繩套中的一條細(xì)繩套與彈簧測力計(jì)連接，另一把兩條細(xì)繩套中的一條細(xì)繩套與彈簧測力計(jì)連接，另一 條細(xì)繩套用手直接抓住，然后同時(shí)拉這兩條細(xì)繩套，使條細(xì)繩套用手直接抓住，然后同時(shí)拉這兩條細(xì)繩套，使 結(jié)點(diǎn)至結(jié)點(diǎn)至O點(diǎn)，記下兩條細(xì)繩套的方向和彈簧測力計(jì)的示點(diǎn)，記下兩條細(xì)繩套的方向和彈簧測力計(jì)的示 數(shù)數(shù)F1。(2)放回橡皮條后，將彈簧測力計(jì)連接到另一細(xì)繩套上，用放回橡皮條后，將彈簧測力計(jì)連接到另一細(xì)繩套上，用 手再同時(shí)拉這兩條細(xì)繩套，使結(jié)點(diǎn)至手再同時(shí)拉這兩條細(xì)繩套，使結(jié)點(diǎn)至O點(diǎn)，并使兩條細(xì)繩點(diǎn)，并使兩條細(xì)繩 套位于記錄下來的方向上，讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)套位于記錄下來的方向上，

10、讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)F2。 其他步驟與提供兩只彈簧測力計(jì)相同。其他步驟與提供兩只彈簧測力計(jì)相同。例例1在探究求合力的方法時(shí)，先將橡皮條的一端固定在在探究求合力的方法時(shí)，先將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上帶有繩套的兩根細(xì)繩。實(shí)驗(yàn)時(shí)，水平木板上，另一端系上帶有繩套的兩根細(xì)繩。實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要兩次拉伸橡皮條，一次是通過兩細(xì)繩用兩個(gè)彈簧秤互需要兩次拉伸橡皮條，一次是通過兩細(xì)繩用兩個(gè)彈簧秤互成角度地拉橡皮條，另一次是用一個(gè)彈簧秤通過細(xì)繩拉橡成角度地拉橡皮條，另一次是用一個(gè)彈簧秤通過細(xì)繩拉橡皮條。皮條。(1)實(shí)驗(yàn)對兩次拉伸橡皮條的要求中，應(yīng)該將橡皮條和繩的實(shí)驗(yàn)對兩次拉伸橡皮條的要求中，應(yīng)該將橡皮條和

11、繩的 結(jié)點(diǎn)沿相同方向拉到結(jié)點(diǎn)沿相同方向拉到_位置位置(填填“同一同一”或或“不同不同”)。(2)同學(xué)們在操作過程中有如下議論，其中對減小實(shí)驗(yàn)誤差同學(xué)們在操作過程中有如下議論，其中對減小實(shí)驗(yàn)誤差有益的說法是有益的說法是_(填字母代號填字母代號)。A用兩個(gè)彈簧秤通過細(xì)繩拉橡皮條時(shí)，拉力間的角度用兩個(gè)彈簧秤通過細(xì)繩拉橡皮條時(shí)，拉力間的角度 要小一些要小一些B彈簧秤、細(xì)繩、橡皮條要盡量與木板平行彈簧秤、細(xì)繩、橡皮條要盡量與木板平行C用兩彈簧秤同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)兩彈簧秤示數(shù)之差應(yīng)盡可用兩彈簧秤同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)兩彈簧秤示數(shù)之差應(yīng)盡可 能大能大D標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些解析解析(1)只

12、有拉到同一位置時(shí)，兩次的作用效果才能相只有拉到同一位置時(shí)，兩次的作用效果才能相同，即第二次的一個(gè)力才是第一次兩個(gè)力的合力。同，即第二次的一個(gè)力才是第一次兩個(gè)力的合力。(2)用兩個(gè)彈簧秤通過細(xì)繩拉橡皮條時(shí)，兩力間的角度應(yīng)較用兩個(gè)彈簧秤通過細(xì)繩拉橡皮條時(shí)，兩力間的角度應(yīng)較大一些，便于實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確，故大一些，便于實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確，故A錯(cuò)誤；彈簧秤、細(xì)繩、錯(cuò)誤；彈簧秤、細(xì)繩、橡皮條要盡量與木板平行，如果不平行會(huì)導(dǎo)致在木板上畫橡皮條要盡量與木板平行，如果不平行會(huì)導(dǎo)致在木板上畫出的力的圖示與實(shí)際不符，故出的力的圖示與實(shí)際不符，故B正確；兩彈簧秤示數(shù)之差正確；兩彈簧秤示數(shù)之差的大小對實(shí)驗(yàn)沒有影響，故的大小對

13、實(shí)驗(yàn)沒有影響，故C錯(cuò)誤；標(biāo)記同一細(xì)繩方向的錯(cuò)誤；標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)比較近時(shí)，所畫直線的方向誤差就較大，故兩點(diǎn)比較近時(shí)，所畫直線的方向誤差就較大，故D正確。正確。答案答案(1)同一同一(2)BD例例2將橡皮筋的一端固定在將橡皮筋的一端固定在A點(diǎn)，另一端拴上兩根細(xì)繩，點(diǎn)，另一端拴上兩根細(xì)繩，每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程為每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程為5 N、最小刻度為、最小刻度為0.1 N的彈的彈簧測力計(jì)，沿著不同的方向拉彈簧測力計(jì)。當(dāng)橡皮筋的活簧測力計(jì)，沿著不同的方向拉彈簧測力計(jì)。當(dāng)橡皮筋的活動(dòng)端拉到動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí)，兩根細(xì)繩相互垂直，如圖實(shí)點(diǎn)時(shí)，兩根細(xì)繩相互垂直，如圖實(shí)32所示，所示，這時(shí)彈簧測力計(jì)

14、的示數(shù)可從圖中讀出。這時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)可從圖中讀出。圖實(shí)圖實(shí)32(1)由圖可讀得兩個(gè)相互垂直的拉力的大小分別為由圖可讀得兩個(gè)相互垂直的拉力的大小分別為_ N和和_ N。(2)在如圖實(shí)在如圖實(shí)32所示的方格紙上按作圖法的要求畫出這所示的方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個(gè)力及它們的合力。兩個(gè)力及它們的合力。解析解析(1)彈簧測力計(jì)的最小刻度為彈簧測力計(jì)的最小刻度為0.1 N，讀數(shù)時(shí)應(yīng)估，讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀一位，所以讀數(shù)分別為讀一位，所以讀數(shù)分別為2.50 N和和4.00 N。(2)取一個(gè)小方格的邊長表示取一個(gè)小方格的邊長表示0.50 N，作出兩個(gè)力及它們，作出兩個(gè)力及它們的合力。如圖所示。的合力。如圖所

15、示。 答案答案(1)2.504.00(2)見解析圖見解析圖例例3“驗(yàn)證力的平行四邊形定則驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)中(1)部分實(shí)驗(yàn)步驟如下，請完成有關(guān)內(nèi)容：部分實(shí)驗(yàn)步驟如下，請完成有關(guān)內(nèi)容：A將一根橡皮筋的一端固定在貼有白紙的豎直平整木板將一根橡皮筋的一端固定在貼有白紙的豎直平整木板上，另一端綁上兩根細(xì)線。上，另一端綁上兩根細(xì)線。B在其中一根細(xì)線上掛上在其中一根細(xì)線上掛上5個(gè)質(zhì)量相等的鉤碼，使橡皮筋個(gè)質(zhì)量相等的鉤碼，使橡皮筋拉伸，如圖實(shí)拉伸，如圖實(shí)33甲所示，記錄：甲所示，記錄：_、_、_。圖實(shí)圖實(shí)33解析解析(1)根據(jù)驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)步驟可知：根據(jù)驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)步驟可知：B中應(yīng)記錄的是：結(jié)點(diǎn)中應(yīng)記錄的是：結(jié)點(diǎn)O的位置；鉤碼個(gè)數(shù)的位置；鉤碼個(gè)數(shù)(或細(xì)線拉力大或細(xì)線拉力大小小)；拉力方向；拉力方向(或細(xì)線方向或細(xì)線方向)。C中調(diào)整中調(diào)整B、C位置的目的是位置的目的是使橡皮筋與細(xì)線的結(jié)點(diǎn)使橡皮筋與細(xì)線的結(jié)