实验三 验证平行四边形定则-【全攻略】备战2024年高考物理一轮重难点复习

实验三：验证平行四边形定则 一、实验原理 1.等效法：一个力F′的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点，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，如图所示． 2.平行四边形定则：根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示． 3.验证：比较F和F′的大小和方向，若在误差允许的范围内相等，则验证了力的平行四边形定则． 二、实验器材 木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计(2只)、三角板、刻度尺等． 三、实验步骤 1.用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上，如图所示． 2.用两个弹簧测力计分别钩住两个绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一点O. 3.用铅笔描下结点O的位置和两个细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数F1、F2，利用刻度尺和三角板作平行四边形，画出对角线所代表的力F. 4.只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面实验中的相同位置O，记下弹簧测力计的读数F′和细绳的方向，以同样的标度作出F′的图示． 5.比较F和F′，观察它们在实验误差允许的范围内是否相等． 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只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边作平行四边形，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.弹簧相同：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，两个示数相同方可使用． 2.位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同． 3.角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60°～120°之间为宜． 4.尽量减少误差：在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些；细绳套应适当长一些，便于确定力的方向． 5.统一标度：在同一次实验中，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． 知识一：教材原型实验 【例1】“探究力的平行四边形定则”的实验如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳，图乙所示是在白纸上根据实验结果画出的图。 （1）本实验采用的科学方法是 。 A．理想实验法　　B．放大法 C．等效替代法　　D．建立物理模型法 （2）图乙中一定沿AO方向的力是 （填“F”或“F'”）。 （3）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 。 A．弹簧测力计与木板平面应平行 B．橡皮条应与两绳夹角的角平分线在同一直线上 C．两根细绳必须等长 D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些 【例2】用如图甲所示装置做“研究共点力的合成”实验，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。 （1）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 （2）某次实验中，其中一个弹簧测力计的示数如图乙所示，则该弹簧测力计的拉力为 N。 （3）本实验中若用细长的橡皮筋替代两根绳套，你认为该办法是 的。（填“可行”或“不可行”） 知识二：创新型实验 【例1】在进行“探究共点力合成的规律”的实验中，用如图（a）所示的两个力拉弹簧使之伸长至某一位置，并适当调整力的方向，使两力之间的夹角为90°。（图中钩码规格相同） （1）换用一根线牵引弹簧（图b），使弹簧的伸长量与两个力作用时相同，此时需要挂 个与图甲中相同规格的钩码。 （2）你对合力与分力遵循什么样的规律作出的猜想是 。 （3）本实验采用的科学方法是 。 A．理想实验    B．等效替代    C．控制变量    D．物理模型 【例2】某学习小组利用如下方案探究两个互成角度的力的合成规律。如图（a）所示，竖直木板上固定有白纸，两个光滑的滑轮a、b固定在木板上同一高度处，三根细线在O点打结，细线1绕过滑轮a悬挂4个钩码，细线2绕过滑轮b悬挂3个钩码，弹簧测力计通过细线3拉结点O。最后在白纸上画出力的图示进行探究，钩码均相同。 （1）实验过程中，下列做法符合要求的是 。 A．测量时，弹簧测力计要与细线3处在同一直线上且与木板平行 B．测量时，弹