第二章 实验三　验证力的平行四边形定则（知识讲解）-2021锁定高考物理一轮总复习（Word）

【实验三】　验证力的平行四边形定则 实验要点·梳理归纳 —————————理清实验要点　把握实验细节————————— 一、实验原理 互成角度的两个力与一个力产生相同的效果，看它们用平行四边形定则求出的合力与这一个力是否在实验误差允许的范围内相等． 二、实验器材 木板、白纸、图钉若干、 橡皮条 、细绳、 弹簧测力计 两只、三角板、刻度尺． 三、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. 用两个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，如图所示，记录两弹簧测力计的读数F1、F2， 用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向 ． 　　 4. 只用一个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F′和细绳套的方向． 5. 改变两个弹簧测力计拉力的大小和方向，再重复两次实验． 四、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个弹簧测力计的拉力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． 五、注意事项 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，只有两个测力计示数相同时方可使用． 2. 实验中的两个细绳套 不要太短 ． 3. 在同一次实验中，橡皮条拉长时结点的位置 一定要相同 ． 4. 用两个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． 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，画力的图示时选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些． 六、误差分析 1. 弹簧测力计本身不够准确造成系统误差． 2. 弹簧测力计的读数和作图不准确造成偶然误差． 实验考点·分类展示 —————————细划实验考向　明确核心考点————————— |考点1|　实验原理与操作 　　(2017·全国Ⅲ卷)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． (1)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 4.0 N. (2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两只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；答案见解析图 ②F合的大小为 4.0 N．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． 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. |考点2|　实验数据处理与误差分析 　　(1)某同学的实验操作如下，请完成相关内容． ①在桌面上放一方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上． ②用图钉把橡皮条一端固定在A点，另一端系上两根细绳，细绳的另一端系有绳套． ③用两只弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，橡皮条伸长，使结点到达某一位置O.记下O点的位置，读出两支弹簧测力计的示数，并记下两根细绳的方向 ． ④按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两支弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F. ⑤只用一支弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O, 读出弹簧测力计的示数 ，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示． (2)某次实验中弹簧测力计的示数如图乙所示，则两只弹簧测力计的拉力的大小分别为 2.50 N、 4.00 N. (3)某同学完成验证力的平行四边形定则实验操作后得到的数据如图丙，请