实验三验证力的平行四边形定则

实验：验证力的平行四边形定则

（一）实验目的

验证互成角度的两个共点力的平行四边形定则. （二）实验原理

用F1与F2拉橡皮条使结点拉到O点，改用一个拉力F′使结点仍拉到O点，则F′必与F1和F2的合力等效，以F1和F2为邻边作平行四边形求出合力F，比较F′与F的大小和方向，验证互成角度的两个力的合成的平行四边形定则.

（三）实验器材

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、图钉若干、细芯铅笔.

（四）实验步骤

①用图钉把白纸钉在放于水平桌面的方木板上.

②把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套. 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，将结点拉到某一位置O，如图标记，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔计下O点的位置及此时两个细绳的方向.

④用铅笔和刻度尺从结点O沿记录的方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形，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.

⑤只用一只弹簧秤钩住细绳套，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F′和细绳的方向，用刻度尺从O点按选定的标度沿记录的方向作出这只弹簧秤的拉力F′的图示.

⑥比较一下，力F′与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向. ⑦改变两个力F1与F2的大小和夹角，重复实验两次.

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（五）注意事项

1、实验时，弹簧测力计必须保持与木板平行，且拉力应沿轴线方向，弹簧测力计的指针,拉杆都不要与刻度板和刻度板末端的限位卡发生摩擦.

2、在满足合力不超过弹簧秤量程及橡皮条形变不超过其弹性限度的条件下,应使拉力尽量大一些.

3、两个分力F1、F2间夹角θ不能太大或太小。

4、验证力的平行四边形定则作图时，要选择恰当的标度，作的图适当大一些便于观察.

跟踪训练

1.实验中所说的合力与两分力具有相同的效果,是指下列说法中的 ( )

A.弹簧测力计的弹簧被拉长 B. 橡皮条被拉长到相同长度 C.细绳套受拉力产生形变

D.使橡皮条在某一方向上伸长某一长度

2.在做“互成角度的两个力的合成”实验时,橡皮条的一端固定在木板上,用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一确定O点,以下操作中正确的是 ( ) A.同一次实验过程中,O点位置允许变动

B.实验中,弹簧秤必须与木板平行,读数时视线要正对弹簧秤刻度

C.实验中,先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程,然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向,把橡皮条另一端拉到O点 D.实验中,把橡皮条的另一端拉到O点时,两弹簧秤之间夹角应取90°,以便于算出合力的大小 3.在“验证力的平行四边形定则”的实验中,下列哪些方法可减小实验误差 ( )

A.两个分力F1、F2间的夹角要尽量大些 B.两个分力F1、F2的大小要尽量大些 C.拉橡皮条的细绳要稍长些

D.实验中,弹簧秤必须与木板平行,读数时视线要正对弹簧秤刻度

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4.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（a)所示。

（1）试在图(a)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.两弹簧测力计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，只需调整一只弹簧秤拉力的大小即可

(3)图(b)所示是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果,其中_______的实验比较符合实验事实（力F′是用一只弹簧秤拉时的图示）

5.将橡皮筋的一端固定在A点,另一端拴上 两根细绳,每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力 计.沿着两个不同的方向拉弹簧测力计. 当橡皮筋的活动端拉到O点时,两根细绳相互垂直,如图所示.这时弹簧测力计的读数可从图中读出.

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(1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为 ____ N和___ N (只需读到0.1 N).

(2)在方格纸(见右图)上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力.

6.在“验证力的平行四边形定则”的实验中某同学的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳.图乙是在白纸上根据实验结果画出的图.

（1）图乙中的_______是力F1

和F2的合力的理论值；_________是力F1和F2的合力的实际测量值.

（2）在实验中，如果将细绳也换成橡皮筋，那么实验结果是否会发生变化？

答：___________.（选填“变”或“不变”）

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解析：（1）F1和F2的合力从理论上讲应该是F，因为它们的合力从效果上讲就是使结点到达O点位置，而用一个弹簧秤拉的效果也是使结点到达O点位置，所以F1和F2的合力方向从理论上应该与AO在同一直线上.但在实验时F1和F2的大小和方向有误差，所以F′是F1和F2的测量值.

（2）若将细绳换成橡皮筋，实验结果不会发生变化，在实验时只要每次把结点拉到O点位置，效果是一样的.

答案：（1）F F′（2）不变

6解析 从图中可知,弹簧秤最小分度为0.1 N,因此,竖直向 下的弹簧秤读数为2.5 N,水平向右的弹簧秤读数为4.0 N. 因为读数2.5 N、4.0 N均是0.5 N的整数倍,因此,选方格纸 中一个小方格的边长表示0.5 N,应用平行四边形定则,即可 画出两个力以及它们的合力,如下图所示. 答案 (1)2.5 4.0 (2)见解析图

答案：（1）

（2）AC （3）张华做的符合实验事实

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