内容正文:
第二章 相互作用
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第5讲 实验三:验证力的平行四边形定则
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第5讲 实验三:验证力的平行四边形定则
一、实验目的
1.会用弹簧测力计和细绳测出力的大小和方向。
2.验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则。
二、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。
三、实验器材
方木板、白纸、弹簧测力计(两个)、橡皮条、细绳(两条)、三角板、刻度尺、铅笔、图钉。
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。
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第5讲 实验三:验证力的平行四边形定则
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。
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第5讲 实验三:验证力的平行四边形定则
五、注意事项与误差分析
1.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,即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。
2.误差分析
(1)弹簧测力计本身的误差。
(2)读数误差和作图误差。
六、实验改进
用力传感器代替弹簧测力计,可以避免摩擦的影响,使读数更加方便、准确。
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第5讲 实验三:验证力的平行四边形定则
考点一 实验原理与步骤
典例1 某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示,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。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
(1)如果没有操作失误,图乙中的F与F'两力中,方向一定沿AO方向的是 。
(2)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 D.建立物理模型法
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第5讲 实验三:验证力的平行四边形定则
(3)实验时,主要的步骤是
A.在桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上;
B.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端拴上两条细绳,细绳的另一端系着绳套;
C.用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O,记录下O点的位置,读出两个弹簧测力计的示数;
D.按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F;
E.只用一只弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧测力计的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力F'的图示;
F.比较F'和F的大小和方向,看它们是否相同,得出结论。
上述步骤中,①有重要遗漏的步骤的序号是 和 ;②遗漏的内容分别是 和 。
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第5讲 实验三:验证力的平行四边形定则
【解题思路】(1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿AO方向,而两根弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力,根据平行四边形定则作出两弹簧测力计拉力的合力,由于误差的存在,不一定沿AO方向,故一定沿AO方向的是F'。(2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同,它们的作用效果可以等效替代,B项正确。(3)①根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作规程可知,有重要遗漏的步骤的序号是C、E。②在C中未记下两条细绳的方向,E中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置O。
【参考答案】 (1)F' (2)B (3)①C E ②C中应加上“记下两条细绳的方向” E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O