人教版课标高中物理必修1实验：验证力的平行四边形定则

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实验： 第五单元 实验：验证力的平行四 边形定则

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一、实验目的 验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则. 验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则.

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二、实验原理

图1 1. 等效法 ： 使一个力 的作用效果和两个力 1 、 F2 . 等效法：使一个力F′的作用效果和两个力 的作用效果和两个力F 的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到某点， 的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到某点， 所以一个力F′就是这两个力 的合力，作出力F′的图 所以一个力 就是这两个力F1和F2的合力，作出力 的图 就是这两个力 所示. 示，如图1所示. 如图 所示第一模块 必修1

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2.平行四边形法： 根据平行四边形定则作出力F1 和 . 平行四边形法 ： 根据平行四边形定则作出力 F2的合力 的图示. 的合力F的图示 的图示. 3.验证：比较 和F′的大小和方向是否相同，若在误 .验证：比较F和 的大小和方向是否相同 的大小和方向是否相同， 差允许的范围内相同，则验证了力的平行四边形定则. 差允许的范围内相同，则验证了力的平行四边形定则.

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三、实验器材 方木板、白纸，弹簧测力计(两只 橡皮条， 两只), 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 . 两个),三角板，刻度尺，图钉(几个 几个). 两个

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四、实验步骤 1.用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上. .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 .用图钉把橡皮条的一端固定在 点 端拴上两个细绳套. 端拴上两个细绳套.

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3.用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地 . 用两只弹簧测力计分别钩住细绳套 ， 拉橡皮条，使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置O,如图2 拉橡皮条，使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置 ，如图 所示，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置 所示， 记录两弹簧测力计的读数， 用铅笔描下 点的位置 及此时两细绳的方向. 及此时两细绳的方向. 4. 用铅笔和刻度尺从结点 沿两条细绳方向画直线 ， . 用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线 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， 按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力 的图示， 并以F 为邻边用刻度尺作平行四边形， 并以 1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形， 过 O点画平行 点画平行 四边形的对角线，此对角线即为合力 的图示 的图示. 四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示.

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5.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， 拉到同样的位置 ， 记下弹簧测力计的读数和细绳的方向， 用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出这只弹簧 用刻度尺从 点按同样的标度沿记录的方向作出这只弹簧 测力计的拉力F′的图示. 测力计的拉力 的图示. 的图示 6.比较力 与平行四边形定则求出的合力 在大小和 .比较力F′与平行四边形定则求出的合力 与平行四边形定则求出的合力F在大小和 方向上是否相同. 方向上是否相同. 7.改变两个力 1 与 F2 的大小和夹角 ， 再重复实验两 . 改变两个力F 的大小和夹角， 次.

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五、注意事项 1.在同一次实验中 ， 使橡皮条拉长时结点的位置一 . 在同一次实验中， 定要相同. 定要相同. 2.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 ， 在 60° ~ 100° 之 条时 ， 其夹角不宜太小， 也不宜太大， ° ° 间为宜. 间为宜.

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3.读数时应注意使弹簧测力计与木板平行， 并使细 . 读数时应注意使弹簧测力计与木板平行， 绳与弹簧测力计的轴线在同一条直线上， 绳与弹簧测力计的轴线在同一条直线上，避免弹簧与测力 计外套、弹簧测力计的限位卡之间有摩擦. 计外套、弹簧测力计的限位卡之间有摩擦.读数时眼睛要 正视弹簧测力计刻度， 正视弹簧测力计刻度，在合力不超出量程及橡皮条在弹性 限度内的前提下，测量数据尽量大一些. 限度内的前提下，测量数据尽量大一些. 4.细绳应适当长一些，便于确定力的方向. 不要直 . 细绳应适当长一些， 便于确定力的方向. 接沿细绳方向画直线，应在细绳两端画两个射影点. 接沿细绳方向画直线，应在细绳两端画两个射影点.取掉 细绳后，连直线确定力的方向. 细绳后，连直线确定力的方向.

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5.以调零后的弹簧测力计的两挂钩互钩后对拉，读 . 以调零后的弹簧测力计的两挂钩互钩后对拉 ， 数相同为宜. 数相同为宜. 6.在

同一次实验中 ， 画力的图示选定的标度要相同， . 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. 并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些.

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六、误差分析 1.读数误差 . 减小读数误差的方法： 减小读数误差的方法：弹簧测力计数据在允许的情况 尽量大一些.读数时眼睛一定要正视刻度， 下，尽量大一些.读数时眼睛一定要正视刻度，要按有效 数字正确读数和记录. 数字正确读数和记录. 2.作图误差 . 减少作图误差的方法： 减少作图误差的方法 ： 作图时两力的对边一定要平 两个分力F 间的夹角越大， 行.两个分力 1、F2间的夹角越大，用平行四边形作出的 合力F的误差 就越大 所以实验中不要把F 合力 的误差 F就越大，所以实验中不要把 1、F2间的夹 的误差 就越大， 角取得太大. 角取得太大.第一模块 必修1

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【 例 1】 】

某同学做“验证力的平行四边形定则” 某同学做 “ 验证力的平行四边形定则 ” 的

实验时，主要步骤是： 实验时，主要步骤是： A.在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸， . 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； 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 点 ， 在橡 . 用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点 皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套； 皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；第一模块 必修1

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C.用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉 . 用两个弹簧测力计分别钩住绳套， 橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O.记录下 记录下O点 橡皮条 ，使橡皮条伸长， 结点到达某一位置 记录下 点 的位置，读出两个弹簧测力计的示数； 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 .按选好的标度， 力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力 的图示， 力计的拉力 F; ; E.只用一只弹簧测力计， 通过细绳套拉橡皮条使其 .只用一只弹簧测力计， 伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向， 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； 标度作出这个力 的图示； 的图示第一模块 必修1

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F. 比较 和 F的大小和方向 ， 看它们是否相同 ， 得 . 比较F′和 的大小和方向 看它们是

否相同， 的大小和方向， 出结论. 出结论. 上述步骤中： 上述步骤中： (1)有重要遗漏的步骤的序号是 有重要遗漏的步骤的序号是________和________; 有重要遗漏的步骤的序号是 和 ； (2)遗漏的内容分别是 遗漏的内容分别是__________________________和 遗漏的内容分别是 和 ______________________. .

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解析：根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作 解析：根据“验证力的平行四边形定则” 规程可知， 有重要遗漏的步骤的序号是C、 在 中未记 规程可知 ， 有重要遗漏的步骤的序号是 、 E.在 C中未记 下两条细绳的方向， 中未说明是否把橡皮条的结点拉到 下两条细绳的方向 ，E中未说明是否把橡皮条的结点拉到 了同一位置O. 了同一位置 答案：(1)C 答案： E (2)C中未记下两条细绳的方向 中未记下两条细绳的方向 E中 中

未说明是否把橡皮条的结点拉到了同一位置O 未说明是否把橡皮条的结点拉到了同一位置

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【例2】 】

将橡皮筋的一端固定在A点 将橡皮筋的一端固定在 点，另一端拴上两

根细绳，两根细绳分别连着一个量程为5 、 根细绳，两根细绳分别连着一个量程为 N、最小刻度为 0.1 N的弹簧测力计，当橡皮筋的活动端拉到 点时，两根 的弹簧测力计，当橡皮筋的活动端拉到O点时 点时， 的弹簧测力计 细绳相互垂直，如图3所示 所示， 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. 图中读出. (1) 由 图 中 可 读 得 两 个 相 互 垂 直 的 拉 力 大 小 分 别 是 ________N和________N.(只需读到 和 只需读到0.1 N) . 只需读到 (2)在图乙中的方格纸上按作图法的要求画出这两个力 在图乙中的方格纸上按作图法的要求画出这两个力 及它们的合力. 及它们的合力.第一模块 必修1

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图3第一模块 必修1

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解析：(1)两弹簧测力计的读数分别为 N和2.5 N. 解析： 两弹簧测力计的读数分别为4.0 和 两弹簧测力计的读数分别为 (2)作出合力如图 所示. 作出合力如图4所示 作出合力如图 所示.

图4

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答案：(1)4.0 答案：

2.5

(2)图见解析 图见解析

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1.做验证力的平行四边形定则的实验时 ， 下面列出 . 做验证力的平行四边形定则的实验时， 的措施中，哪些是有利于改进本实验结果的 的措施中，哪些是有利于改进本实验结果的( )

A.橡皮条弹性要好，拉到O点时拉力要适当大一些 .橡

皮条弹性要好，拉到 点时拉力要适当大一些 B.两个分力F1和F2间的夹角要尽量大一些 .两个分力 C.拉橡皮条时， 橡皮条、 细绳和弹簧秤平行贴近木 .拉橡皮条时，橡皮条、 板面 D.拉橡皮条的绳要细，而且要稍长一些 .拉橡皮条的绳要细，第一模块 必修1

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