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1、高考物理一轮复习实验三 验证力的平行四边形定则(1) 掌握弹簧测力计的正确使用方法。(2) 验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则。使一个力F和两个力F1、F2都让同一条一端固定的橡皮条伸长到某点，即它们的作用效果相同，所以一个力F就是这两个力F1和F2的合力。作出力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，比较F和F的大小和方向是否都相同。方木板， 白纸， 弹簧测力计 ( 两只 ) ，橡皮条， 细绳套 ( 两个 ) ，三角板， 刻度尺， 图钉 ( 几个) 、铅笔。(1) 用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。(2) 用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两
2、个细绳套。图实 31 (3) 用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置O，如图实 31 所示， 记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向。(4) 只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数和细绳的方向。(5) 改变两弹簧测力计拉力的大小和方向，再重做两次实验。(1) 用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示。(2) 用刻度尺从O点按同样的
3、标度沿记录的方向作出这只弹簧测力计的拉力F的图示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页(3) 比较F与F是否完全重合或几乎完全重合，从而验证平行四边形定则。(1) 使用弹簧测力计前，要先观察指针是否指在零刻度处，若指针不在零刻度处，要设法调整指针，使之指在零刻度处。再将两个弹簧测力计的挂钩钩在一起，向相反方向拉，如果两个示数相同方可使用。(2) 细绳套应适当长一些，便于确定力的方向。不要直接沿细绳套的方向画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个点，去掉细绳套后，再将所标点与O点连接，即可确定力的方向。(3) 用两只弹簧测力计
4、钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大也不宜太小，在60100之间为宜。(4) 在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。(5) 在用力拉弹簧测力计时，拉力应沿弹簧测力计的轴线方向。弹簧测力计中弹簧轴线、橡皮条、 细绳套应该位于与纸面平行的同一平面内。要防止弹簧测力计卡壳，防止弹簧测力计或橡皮条与纸面有摩擦。(6) 在同一实验中，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。1读数误差弹簧测力计数据在允许的情况下，尽量大一些， 读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录。2作图误差(1) 结点O的位置和两个弹簧测力计的方向画得不准确，造成作图误差。(2
5、) 两个分力的起始夹角 太大，如大于120，再重复做两次实验，为保证结点O位置不变 ( 即保证合力不变) ，则 变化范围不大，因而弹簧测力计示数变化不显著，读数误差较大，导致作图产生较大误差。(3) 作图比例不恰当、不准确等造成作图误差。本实验用一个弹簧测力计也可以完成，具体操作如下：(1) 把两条细绳套中的一条细绳套与弹簧测力计连接，另一条细绳套用手直接抓住，然后同时拉这两条细绳套，使结点至O点，记下两条细绳套的方向和弹簧测力计的示数F1。(2) 放回橡皮条后，将弹簧测力计连接到另一细绳套上，用手再同时拉这两条细绳套，使结点至O点，并使两条细绳套位于记录下来的方向上，读出弹簧测力计的示数F2
6、。其他步骤与提供两只弹簧测力计相同。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页实验原理与操作 例 1 (2012长沙模拟) 某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图实32 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与OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。图实 32 (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(3) 实验时，主要的步骤是：A在桌上放一块方木板，在方木板
7、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：有重要遗漏的步骤的序号是_和_；遗漏的内容分别是_和_。
8、 解析 (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；而根据平行四边形定则作出的合力，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，故B正确。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页(3) 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 。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。 答案 F(2)B (3) C E C中应加上“记下两条细绳的方向”E中应
9、说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”数据处理与误差分析 例 2 李明同学在做“互成角度的两个力的合成”实验时，利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两只弹簧秤拉力的大小，如图实3 3所示。图实 33 (1) 试在图中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示，并用F表示此力。(2) 有关此实验，下列叙述正确的是_。A两弹簧秤的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大B橡皮筋的拉力是合力，两弹簧秤的拉力是分力C两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置O。这样做的目的是保证两次弹簧秤拉力的效果相同D若只增大某一只弹簧秤的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整另一只弹簧秤拉力的大小即可(3) 如图实 3
10、4 所示是张华和李明两位同学在做以上实验时得到的结果，其中哪一个实验比较符合实验事实？( 力F是用一只弹簧秤拉时的图示) 答：_ 。图实 34 (4) 在以上比较符合实验事实的一位同学中，造成误差的主要原因是什么？( 至少写出两种情况 ) 答：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页_ 。 解析 (1) 根据平行四边形定则，作出如图所示的合力。(2) 根据合力与分力的关系，两个分力都可以大于合力，因此两弹簧秤的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大，A正确；两弹簧秤的拉力是分力，橡皮筋的拉力与两弹簧秤的拉力的合力等大反向， B错误；
11、 C项中的叙述正确；若只增大某一只弹簧秤的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只调整另一只弹簧秤拉力的大小不一定能达到效果，有时还要调整方向，D错误。(3) 张华做的符合实验事实。(4) F1的方向比真实方向偏左。F2的大小比真实值偏大且方向比真实方向偏左。作图时两虚线不分别与F1线和F2线平行。 答案 (1) 图见解析(2)AC (3) 张华(4) 见解析同类实验的拓展与创新 例 3 如图实 35 所示，某实验小组同学利用DIS 实验装置研究支架上力的分解，A、B为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负。A连接质量不计的细绳，可沿固定的板做圆弧形移动。B
12、固定不动，通过光滑铰链连接长 0.3 m的杆。将细绳连接在杆右端O点构成支架。 保持杆在水平方向，按如下步骤操作：图实 35 测量绳子与水平杆的夹角AOB ；对两个传感器进行调零；用另一根绳在O点悬挂一个钩码，记录两个传感器的读数；取下钩码，移动传感器A改变 角。重复上述实验步骤，得到表格。F11.0010.5801.002F20.8680.2910.8653060150精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页(1) 根据表格，A传感器对应的是表中力_( 选填“F1”或“F2”) 。钩码质量为_ kg( 保留 1 位有效数字 ) 。(2) 本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是( ) A因为事先忘记调零B何时调零对实验结果没有影响C为了消除横杆自身重力对结果的影响D可以完全消除实验的误差 解析 (1)A传感器中的力均为正值，故A传感器对应的是表中力F1，平衡时，mgF1sin ，当 30时，F11.001 N ，可求得m0.05 kg 。(2) 在挂钩码之前，对传感器进行调零，目的是为了消除横杆自身重力对结果的影响，故 C正确。 答案 (1)F10.05 (2)C 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页