第二章 实验三 验证力的平行四边形定则-【衡中学案】2024年老高考物理一轮总复习（人教版）

高考一轮总复习·物理·人教版 4. (2023·陕西安康月考)已知一根原长为 L0、劲度系 数为 k1 的长弹簧 A,现把它截成长为 2 3 L0 和 1 3 L0 的 B、C 两段,设 B 段的劲度系数为 k2、C 段的劲度系数 为 k3,关于 k1、k2、k3的大小关系,同学们做出了如下 的实验猜想。 甲同学认为:既然是同一根弹簧截成的两段,所以 k1 = k2 = k3。 乙同学认为:同一根弹簧截成的两段,越短的劲度系 数越大,所以 k1 < k2 < k3。 丙同学认为:同一根弹簧截成的两段,越长的劲度系 数越大,所以 k1 > k2 > k3。 (1)为了验证猜想,可以通过实验来完成。 除铁架台 外,实验还需要的器材有　 刻度尺、已知质量且质量 相等的钩码。 (2)请把下列实验步骤按顺序进行排列　 　 　 ⑤② ④⑥①③。 ①重复上面的实验步骤求出弹簧 C 的劲度系数 k3的 平均值; ②在弹簧 B 的下端挂上钩码,记下钩码的个数(如 n),并用刻度尺测量弹簧的长度 L1; ③比较 k1、k2、k3得出结论; ④由 F = mg 计算弹簧的弹力;由 x = L1 - LB计算出 弹簧的伸长量,由 k = Fx 计算弹簧的劲度系数; ⑤将弹簧 B 悬挂在铁架台上,用刻度尺测量其长 度 LB; ⑥改变钩码的个数,重复上面两个实验步骤,并求出 弹簧 B 的劲度系数 k2 的平均值。 (3)下表是在实验中所得到的实验数据: 弹簧每次所受 的拉力 F / N 1 2 3 4 5 A 弹簧的伸长量:xA / cm 1. 5 3. 0 4. 5 6. 0 7. 5 B 弹簧的伸长量:xB / cm 1. 0 2. 0 3. 0 4. 0 5. 0 C 弹簧的伸长量:xC / cm 0. 5 1. 0 1. 5 2. 0 2. 5 然后他们又将实验中 A、B 两弹簧的实验数据在同一 F - x 坐标中进行了描点,并且已经用光滑的曲线连 在了一起,得到了如图所示的图线。 请根据弹簧 C 的 实验数据在给定的坐标中作出弹簧 C 的 F - x 图象。 (4)根据图线得出弹簧的劲度系数与弹簧长度有怎 样的关系? 　 同一根弹簧上截下的几段,越短的,劲 度系数越大。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 实验三　 验证力的平行四边形定则 实验知识·自主回顾 SHI YAN ZHI SHI ZI ZHU HUI GU 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　一、实验目的 　 　 验证力的合成的平行四边形定则;理解等效替代 思维方法在物理学中的应用。 二、实验原理 　 　 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筋伸长到同一点,所以 力 F 就是这两个力 F1 和 F2 的合力。 作出力 F1、F2 和 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,如图所示。 比较 F 和 F′的大小和方 向,若在实验误差允许范围内相等,则可验证平行四边 形定则。 三、实验器材 　 　 方木板一块,弹簧秤两个,白纸,橡皮条一段,细绳 套两个,图钉(若干),三角板,刻度尺,铅笔。 四、实验步骤 　 　 (1)用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上。 (2)用两个弹簧测力计分别钩拉两个细绳套,互 成角度地拉橡皮筋,使橡皮筋伸长,结点到达某一位 置 O。 (3)用铅笔描下结点 O 的位置　 和两条细绳的方 向　 ,并记录弹簧测力计的读数　 ,利用刻度尺和三角 板根据平行四边形定则求出合力 F。 (4)只用一个弹簧测力计,通过细绳套把橡皮筋 的结点拉到与前面相同的位置 O 　 ,记下弹簧测力计 的读数 F′　 和细绳的方向　 。 (5)比较 F′与用平行四边形定则求得的合力 F,判 断在实验误差允许的范围内是否相等。 五、误差分析 　 　 除弹簧测力计本身的误差外,实验误差主要来源 于读数误差和作图误差两个方面。 (1)减小读数误差的方法:弹簧测力计数据在允 许的情况下,尽量大一些。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 HZXA　 041 {#{QQABKQaEggAgQhAAAQhCAQFiCACQkBCAAAoGBAAAMAAAAAFABCA=}#} 衡中