第二章 第5讲　实验：验证力的平行四边形定则-2021高考物理【赢在微点】大一轮复习顶层设计微讲·微练（word）全国卷人教版

第5讲　实验：验证力的平行四边形定则 一、实验目的 验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则。 二、实验原理 等效法：使一个力F′的作用效果和两个力F1、F2的作用效果相同，都是使同一条一端固定的橡皮条伸长到某点，所以这个力F′就是那两个力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′的大小和方向是否相同。 三、实验器材 方木板，白纸，弹簧测力计(两个)，三角板，刻度尺，图钉(若干个)，细芯铅笔，橡皮条，细绳套(两个)。 四、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，使结点到某一位置O，如图所示，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向。 4．用铅笔和刻度尺从点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。 5．只用一个弹簧测力计通过两个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，用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出这个弹簧测力计的拉力F′的图示。 6．比较力F′与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向是否相同。 7．改变两个力F1和F2的大小和夹角，再重复实验两次。 五、注意事项 1．不要直接以橡皮条端点为结点，可拴一短细绳连两细绳套，以三绳交点为结点，应使结点小些，以便准确地记录结点的位置。 2．在同一次实验中，橡皮条拉长时结点的位置一定要相同(O点)。 3．不要用老化的橡皮条，检查方法是用一个弹簧测力计拉橡皮条，反复几次将橡皮条拉到相同的长度看弹簧测力计读数有无变化。 4．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，取掉细绳套后，再将所标点与O点相连确定力的方向。 5．在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些。 六、误差分析 1．弹簧测力计本身不够准确造成误差，为此要选择比较准确的弹簧测力计。 2．弹簧测力计读数和作图造成偶然误差，需要多做几次实验，并且使两分力F1、F2的夹角适当大些。 (判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。) 1．同一次实验中只要弹簧伸长的长度相等即可，没有必要把结点拉到同一位置O点。(×) 2．细绳的作用是记录力的方向，其长短对实验没有影响。(×) 3．弹簧测力计的作用是记录力的大小，其准确度会直接影响到实验的精确度。(√) 1．(实验原理)某兴趣小组在“验证力的平行四边形定则”的实验时使用了如图甲所示的装置。先通过一根悬挂钩码的细线跨过定滑轮的方法牵引弹簧，使弹簧由O点伸长至某个位置O′点，做好相关记录；再换用两根悬挂钩码的细线跨过定滑轮来牵引弹簧，使弹簧伸长到同一位置(两定滑轮的位置可适当调节)，做好相关记录。多次改变两细线夹角以及所挂钩码个数，重复实验。请回答下列问题： (1)本实验采用的科学方法是________。(填选项字母) 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 (2)为了完成实验，必须记录的有________。(填选项eq \a\vs4\al(字母)) A．弹簧右端与滑轮之间的细线方向 B．所挂钩码个数 C．O点的位置 D．O′点的位置 (3)某同学在纸上已经用力的图示法画出了某次实验时的两个互成角度的已知力F1和F2(如图乙所示)，请在图乙中做出F1、F2的合力F。 解析　(1)合力与分力是等效替代的关系，所以本实验采用的等效替代法，故选C。 (2)本实验中一个拉力的作用效果与两个拉力的作用效果相同，则一个拉力为两个拉力的合力，需确定出拉力的方向、拉力的大小以及O′点的位置，所以要记录弹簧右端与滑轮之间的细线方向、所挂钩码的个数以及O′点的位置，故选A、B、D。 (3)根据平行四边形定则画出合力，如图。 答案　(1)C　(2)ABD　(3)见解析图 2．(实验操作)在做“验证力的平行四边形定则”实验时，下面列出的措施中，不利于改进实验结果的是(　　) A．橡皮条弹性要好，拉到O点时拉力应适当大些 B．两个分力F1和F2间的夹角要尽量大些 C．拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧测力计平行贴近木板面 D．拉橡皮条的绳要细，而且要稍长一些 解析　拉力“适当”大些能减小误差；而夹角“尽量”大些，则使作图误差变大；橡皮条等“贴近”木板，目的是使拉线水平；绳子要细且稍长便于确定力的方向。因此不利于改进实验结果的是B项。 答案　B 考点　实验操作和误差分析 考|点|微|探 本实验