内容正文:
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等大同向。
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放置于水平桌面的木板上。
(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。
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(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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命题点一 教材原型实验
角度1 实验原理与操作
典例1 如图甲所示,在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中,将木板放在水平桌面上,橡皮条的一端固定在A点。用一只弹簧测力计将橡皮条另一端拉到O点并在细线下面描了一个点a;再用互成角度的两只弹簧测力计将橡皮条另一端拉到O点,作出这两个力的图示如图乙所示。
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(1)用一只弹簧测力计将橡皮条拉到O点时的示数如图甲所示,这个力的大小为________N;在乙图中作出这个力的图示,并将两个力箭头末端与这个力的箭头末端连起来。
[解析] (1)由题图甲可知,弹簧测力计的最小刻度是0.1 N,估读一位,故读数为4.90 N;根据题意,所作图如图所示。
4.90
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(2)为了进一步探究上述几何图形,再次进行实验时________。
A.仍应将橡皮条拉到O点
B.不一定用相同的力拉橡皮条
C.仍应用相同的力的标度表示力
[解析] (2)再次进行实验时,不一定仍将橡皮条拉到O点,故A错误;也不一定用相同的力拉橡皮条,故B正确;作力的图示时,也不一定用相同的力的标度,故C错误。
B
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(3)为减小实验误差,请提出两点操作建议。
[答案] (3)细线与木板平行;力适当大些(或夹角适当大些;弹簧测力计使用前校正)。
[解析] (3)为减小实验误差,可以采