内容正文:
一轮 · 物理
实验知识•自主梳理
实验要点•互动探究
课时作业•巩固提升
实验三 验证力的平行四边形定则
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一、实验目的
1.会使用弹簧测力计。
2.验证互成角度的两个力合成时是否符合平行四边形定则。
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二、实验原理与要求
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[基本实验要求]
1.实验原理
互成角度的两个力F1、F2与另外一个力F′产生相同的效果,看F1、F2用平行四边形定则求出的合力F与F′在实验误差允许范围内是否相等。
2.实验器材
木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳套、弹簧测力计(2个)、三角板、刻度尺。
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3.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住两个细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O,如实验原理图所示。
(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,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,通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同位置O点,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,看它们在实验误差允许的范围内是否相等。
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[规律方法总结]
1.正确使用弹簧测力计
(1)将两只弹簧测力计调零后水平互钩对拉过程中,读数相同,可选;若不同,应另换或调校,直至相同为止。
(2)使用时,读数应尽量大一些,但不能超出其量程。
(3)被测力的方向应与轴线方向一致。
(4)读数时应正对、平视刻度。
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2.注意事项
(1)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。
(2)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°~100°为宜。
(3)在合力不超出弹簧测力计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。
(4)统一标度:在同一次实验中,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。
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3.误差分析
(1)误差来源:除弹簧测力计本身的误差外,还有读数误差、作图误差等。
(2)减小误差的办法
①实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度盘,要按有效数字位数要求和弹簧测力计的精度正确读数和记录。
②作图时使用刻度尺,并借助三角板,使表示两力线段的对边一定要与表示两力的线段平行。
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角度1 实验原理与操作
典例1 (2023·四川成都模拟)在“探究力的平行四边形定则”的实验中:
(1)如图所示是甲、乙两位同学所得到的实验结果,
若用F表示F1、F2的合力,用F′表示F1和F2的
等效力,则可以判断__________(选填“甲”或
“乙”)同学的实验结果是符合事实的。
命题点一 教材原型实验
甲
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[解析] 由于误差的存在,用平行四边形定则求出的合力可以与橡皮条拉力的方向有偏差,但用一只弹簧测力计拉结点的拉力即F′与橡皮条拉力一定在同一直线上,F1和F2的合力理论值一定在平行四边形的对角线上,故甲符合实验事实。
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(2)关于操作步骤和注意事项,下列说法中正确的是__________(填字母代号)。
A.两细绳必须等长
B.拉橡皮条时,橡皮条、细绳和弹簧测力计平行贴近木板
C.用两弹簧测力计同时拉细绳时两拉力之差应尽可能大
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
BD
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[解析] 两细绳可以不等长,因为绳子的长短不影响力的大小和方向的表示,故A错误。拉橡皮条时,橡皮条、细绳和弹簧测力计平行贴近木板,使得结点所受的几个力在同一平面内,故B正确。用两弹簧测力计同时拉细绳时两拉力之差如果很大,那么作力的图示时误差就会较大,故C错误。拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些,这样有助于比较准确的表示出拉力方向,故D正确。故选B、D。
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