2018版 第5章 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證力的平行四邊形定則

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1、2021版第5章實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證力的 平行四邊形定那么 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證力的平行四邊形定那么 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 驗(yàn)證互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力合成時(shí)的平行四邊形定那么. 二、 實(shí)驗(yàn)原理 結(jié)點(diǎn)受三個(gè)共點(diǎn)力作用處于平衡狀態(tài)，那么F1與F2的合力必與橡皮筋的拉 力平衡；改用一個(gè)拉力F,使結(jié)點(diǎn)仍到原位置O點(diǎn)，那么F必與F］、F2的 合力等效，以F］、F2為鄰邊作平行四邊形求出合力F,比擬F與F的大小和 方向，以驗(yàn)證互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力合成時(shí)的平行四邊形定那么. 三、 實(shí)驗(yàn)器材 方木板、白紙、彈簧測力計(jì)兩只）、三角板、刻度尺、圖釘（幾個(gè)）、細(xì)芯鉛筆、 橡皮筋、細(xì)繩（兩根）等. 一、實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)處理 1儀

2、器的安裝：用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上，并用圖釘把橡 皮條的一端固定在A點(diǎn)，橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套，如圖1所示. 圖1 2 ?操作與記錄： ⑴用兩只彈簧測力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸 長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O,記錄兩彈簧測力計(jì)的讀數(shù)，用鉛筆描下O點(diǎn)的位置 及此時(shí)兩細(xì)繩套的方向. ⑵用一只彈簧測力計(jì)通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O,記下 彈簧測力計(jì)的讀數(shù)和細(xì)繩套的方向. 3 ?作圖與分析： （1）用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩套方向畫直線，按選定的標(biāo)度作出 這兩只彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F1和F2的圖示，并以F］和F2為鄰邊用刻度尺作平行 四邊形，

3、過O點(diǎn)畫平行四邊形的對角線，此對角線即為合力F的圖示. 圖2 (2) 用刻度尺從0點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作出只用一只彈簧測力計(jì)時(shí) 的拉力F'的圖示，如圖2所示. (3) 比擬一下力F'與用平行四邊形定那么求出的合力F,在誤差允許的范 圍內(nèi)大小和方向是否相同. (4) 改變兩個(gè)力耳與F2的大小和夾角，再重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)兩次. 二、誤差分析 產(chǎn)生原因 減小方法 偶然 誤差 讀數(shù)誤差 讀數(shù)時(shí)眼睛要正視刻度線 作圖誤差 作圖時(shí)嚴(yán)格尺度標(biāo)準(zhǔn)作圖 系統(tǒng) 誤差 彈簧測力計(jì) 本身的誤差 調(diào)零、兩彈簧測 力計(jì)對拉讀數(shù)相等 三、考前須知 1彈簧測力計(jì)的選取方法：將兩只

4、彈簧測力計(jì)調(diào)零后互鉤水平對拉，假設(shè) 兩只彈簧在對拉過程中，讀數(shù)相同，那么可選；假設(shè)讀數(shù)不同，應(yīng)另選，直至 相同為止. 2 ?保證分力與合力作用效果相同的方法：在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長 時(shí)結(jié)點(diǎn)O的位置一定要相同. 3 ?橡皮條老化的檢查方法：用一個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮條，要反復(fù)做幾次， 使橡皮條拉到相同的長度看彈簧測力計(jì)讀數(shù)有無變化. 4 ?彈簧測力計(jì)夾角范圍：用兩個(gè)彈簧測力計(jì)鉤住細(xì)繩套互成角度地拉橡皮 條時(shí)，其夾角不宜太小，也不宜太大，以60。到120°之間為宜. 5 ?拉力的選取原那么：在不超出彈簧測力計(jì)的量程和橡皮條形變限度的條 件下，使拉力適當(dāng)大些. 6 ?畫力的圖示的考前須知

5、：在同一次實(shí)驗(yàn)中，畫力的圖示選定的標(biāo)度要相 同，并且要恰中選定標(biāo)度，使力的圖示稍大一些. 實(shí)驗(yàn)探究1實(shí)驗(yàn)步驟考查 例 某同學(xué)在家中嘗試驗(yàn)證平行四邊形定那么，他找到三條相同的橡 皮筋(遵循胡克定律)和假設(shè)干小重物，以及刻度尺、三角板、鉛筆、細(xì)繩、白紙、 釘子，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：如圖3所示，將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩 第3頁 個(gè)釘子A、B上另一端與第三條橡皮筋連接，結(jié)點(diǎn)為0,將第三條橡皮筋的另 一端通過細(xì)繩掛一重物. 圖3 ⑴為完成實(shí)驗(yàn)，下述操作中必需的是 A?測量細(xì)繩的長度 B?測量橡皮筋的原長 C?測量懸掛重物后橡皮筋的長度 D.記錄懸掛重物后結(jié)點(diǎn)O的位置 （2）

6、釘子位置固定，欲利用現(xiàn)有器材，改變條件再次驗(yàn)證，可采用的方法是 【解析】 ⑴必需測量橡皮筋的原長和懸掛重物后橡皮筋的長度，這樣才 能確定橡皮筋的伸長量，確定各力的大小，還需記錄懸掛重物后結(jié)點(diǎn)0的位置, 同時(shí)記下三條橡皮筋所在的方向，以便確定各拉力的方向，根據(jù)平行四邊形定那 么作出合力的圖示. 此，必需的操作是B、C、D. ⑵改變條件再次驗(yàn)證可采用更換不同的小重物的方法 【答案】（1）B、C、D ⑵更換不同的小重物 實(shí)驗(yàn)探究2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 某同學(xué)通過下述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定那么. 圖4 實(shí)驗(yàn)步驟： ① 將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上，使其軸線沿豎直方向. ②

7、 如圖4所示，將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上，另一端用圓珠筆 尖豎直向下拉，直到彈簧秤示數(shù)為某一設(shè)定值時(shí)，將橡皮筋兩端的位置標(biāo)記為 0］、02,記錄彈簧秤的示數(shù)F，測量并記錄0］、02,間的距離（即橡皮筋的長度 Z）.每次將彈簧秤示數(shù)改變0.50 N測出所對應(yīng)的2,局部數(shù)據(jù)如下表所示： F(N) 0 2(cm) 2 ③找出②中F=2?50 N時(shí)橡皮筋兩端的位置，重新標(biāo)記為0、0‘，橡皮筋 第4頁 的拉力計(jì)為FOo,? ④在秤鉤上涂抹少許潤滑油，將橡皮筋搭在秤鉤上，如圖5所示?用兩圓 珠筆尖成適當(dāng)角度同時(shí)拉橡皮筋的兩端，使秤鉤的下端到達(dá)

8、O點(diǎn)，將兩筆尖的 位置標(biāo)記為A、〃，橡皮筋OA段的拉力記為Foa，OB段的拉力記為FOB. 圖5 完成以下作圖和填空： ⑴利用表中數(shù)據(jù)在給出的坐標(biāo)紙上畫出 F-l圖線，根據(jù)圖線求得10 = cm ⑵測得OA=6.00 cm，OB=7?60 cm，那么FOA的大小為 N. (3) 根據(jù)給出的標(biāo)度，在圖中作出Foa和FOB的合力F的圖示. (4) 通過比擬F與 的大小和方向，即可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論. 【解析】 ⑴在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，用平滑的曲線直線)將各點(diǎn)連接起來，不在 10 = 10.0 cm. (2) 橡皮筋的長度 l = OA + OB = 13.60 cm，由■甲可得 F = 1.80 N，所以 FOA = fob = F = 1?80 N. (3) 利用給出的標(biāo)度作出Foa和Fob的圖示，然后以FOA和FOB為鄰邊作平 行四邊形，對角線即為合力F ，如圖乙. (4)FOO,的作用效果和Foa, Fob兩個(gè)力的作用效果相同，F(xiàn)是Foa、Fob 兩個(gè)力的合力，所以只要比擬F 和FOO,的大小和方向，即可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論. 【答案】(1)如圖甲所示10?0(9?8、9?9、10.1均正確) ⑵1.80(1.70?1?90均正確) ⑶如圖乙所示 (4%