实验3　验证力的平行四边形定则-备战2022年高考物理实验复习全能突破

实验3　验证力的平行四边形定则 知识体系·思维导图 考点整合·素养提升 主题1 实验操作 1.按照实验原理图安装实验装置,把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端,接好电源; 2.把一细绳系在小车上,细绳绕过滑轮,下端挂合适的钩码,纸带穿过打点计时器,固定在小车后面; 3.把小车停靠在打点计时器处,接通电源,放开小车; 4.小车运动一段时间后,断开电源,取下纸带; 5.换纸带重复做三次,选择一条比较理想的纸带进行测量分析。 主题2 注意事项 1.读数误差 减小读数误差的方法:弹簧测力计的示数在允许的情况下,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 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的误差就越大,所以实验中不要把F1、F2间的夹角取得太大。 知识训练·能力提升 能力点一　实验原理及操作 本实验操作注意“一二三”: 1.一注意:同一次实验中结点O的位置必须在同一位置。 2.二记录:用一个弹簧测力计拉橡皮条时,记录弹簧测力计示数和细绳方向。 3.三记录:用两个弹簧测力计拉橡皮条时,记录两弹簧测力计示数、两细绳方向和结点O的位置。 【典例1】(2021届长沙模拟)某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图1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与OC为细绳。图2是在白纸上根据实验结果画出的图。 (1)如果没有操作失误,图2中的F与F'两力中,方向一定沿AO方向的是　　　　。  (2)本实验采用的科学方法是　　　　。  A.理想实验法　　　　　　B.等效替代法 C.控制变量法 D.建立物理模型法 (3)实验时,主要的步骤是: A.在桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上; B.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端拴上两条细绳,细绳的另一端系着绳套; C.用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O。记录下O点的位置,读出两个弹簧测力计的示数; D.按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F; E.只用一个弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,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F'的图示; F.比较F'和F的大小和方向,看它们是否相同,得出结论。 上述步骤中: ①有重要遗漏的步骤的序号是　　　　和　　　　;  ②遗漏的内容分别是　　　　　　　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　　　。  【答案】(1)F'　(2)B　(3)①C　E　②C中应加上“记下两条细绳的方向”　E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O” 【解析】(1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿AO方向;而根据平行四边形定则作出的合力,由于误差的存在,不一定沿AO方向,故一定沿AO方向的是F'。 (2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同,它们的作用效果可以等效替代,B项正确。 (3)①根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作步骤可知,有重要遗漏的步骤的序号是C、E。 ②在C中未记下两条细绳的方向,E中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置O。 能力点二 数据处理与误差分析 1.画出F1、F2的图示,利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F。 2.画出拉力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。 【典例2】(2021届昆明模拟)在“探究求合力的方法”实验中,现有木板、白纸、图钉、橡皮条、细绳套和一只弹簧测力计。 (1)为完成实验,某同学另找来一根弹簧,先测量其劲度系数,得到的实验数据如下表: 弹力F/N 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 伸长量x/ (×10-2 m) 0.74 1.80 2.80 3.72 4.60 5.58 6.42 　　请在图1中画出图像,并求得该弹簧的劲度系数k=　　　 N/m。  　　(2)某次实验中,弹簧测力计的指针位置如图2所示,其读数为　　　　 N; 同时利用(1)中结果获得弹簧的弹力大小为2.50 N,请在虚线框内画出这两个共点力的合力F合的图示。  (3)由画出的图示得到F合=　　　　 N。  (4)某次实验中甲、乙两位同学得到的结果如图3、4所示,其中　　　　同学的实验结果比较符合实验事实(力F'是用一只弹簧测力计拉橡皮条时拉力的图示)。  　　 (5)在以上实验结果比较符合实验事实的一位同学的实验中,造成误差的主要原因是(至少写出两种情况):