专题03 验证力的平行四边形定则 顶峰相见 2024年高考物理实验培优突破攻略

专题03 验证力的平行四边形定则 1.知道什么是等效替代法。 2.能用作图法验证互成角度的两个力合成时遵守平行四边形定则。 【实验原理】 互成角度的两个力Fi、F2与另外一个力F '产生相同的效果，看Fi、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。 【实验器材】 木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺。 【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, 看它们在实验误差允许的范围内是否相等。 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，读数应尽量大些，但不能超出范围。 (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。 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°之间为宜。 (3)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。 (4)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.。 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，并借助于三角板，使表示两力的对边一定要平行。 考向一 实验原理与实验操作 【例题1】在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，某同学按照如下步骤进行操作： ①在水平桌面上放置一木板，在木板上放一张白纸，用图钉固定； ②把橡皮条的一端固定在木板上，另一端拴接系有绳套的两条细绳； ③用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度拉动橡皮条，使栓接点到达某一位置，记录栓接点位置、测力计的示数和细绳的方向； ④用力的图示法画出测力计的拉力和，并以和为邻边作平行四边形，画出它们所夹的对角线记为； ⑤只用一个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条，______；并按同标度作出这个力F的图示； ⑥比较和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。 （1）把步骤⑤中的内容填写完整 ； （2）本实验采用的主要科学方法为 ； A．理想实验法    B．控制变量法    C．等效替代法 （3）某次操作时，弹簧测力计的示数如图所示，示数为 N； （4）下列操作有利于减小实验误差的是 ； A．在记录力的方向时，标记同一细绳方向的两点间距大些 B．拴接在橡皮条上的两条细绳必须等长，并且要尽量长一些 C．用两弹簧测力计同时拉橡皮条时，两弹簧测力计的示数之差应尽可能大 （5）关于实验结果，下列说法正确的是 。(填字母代号) A．与橡皮条一定在一条直线上 B．F与橡皮条一定在一条直线上 C．、、都是由弹簧测力计直接测得 考向二 数据处理与误差分析 【例题2】某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验情形如图甲所示，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。 图甲                    图乙 （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）如果操作没有失误，图乙中的F与两力中，方向一定沿AO方向的是 。 （3）下列操作有利于减小实验误差的是 （填字母代号）。 A．实验前将两弹簧测力计校零后水平互钩对拉，选择两个读数相同的弹簧测力计 B．用两弹簧测力计同时拉橡皮条时，两弹簧测力计的示数之差应尽可能大 C．弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行 D．拴在橡皮条上的两条细绳必须等长，并且要尽量长一些 考向三 实验拓展与创新 【例题3】某同学用一只弹簧测力计和一个量角器等器材做“验证力的平行四边形定则”实验，设计的装置如图所示，固定在竖直木板上的量角器直边水平，橡皮筋一端固定在量角器圆心O正上方的A点，另一端系着绳套