实验3验证力的平行四边形定则.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 实验三　验证力的平行四边形定则 一、实验目的： 1．验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则． 2．通过验证力的平行四边形定则，培养学生用图象法处理实验数据，并得出结论的能力． 二、实验原理： 使F′的作用效果以及F1和F2的作用效果都是使橡皮条伸长到某点，所以F′为F1和F2的合力，作出F′的图示，再根据平行四边形定则作出F1和F2的合力F的图示，比较F、F′在实验误差允许的范围内是否大小相等方向相同． 三、实验器材： 方木板一块，白纸，弹簧秤两个，橡皮条，细绳套两个，三角板，刻度尺，图钉几个，铅笔． 四、实验步骤： 图1 1．如图1所示，在桌上平放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上． 2．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端挂上两条细绳，细绳的另一端系着绳套． 3．用两个弹簧秤分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O. 4．用铅笔记下O点的位置和两条细绳的方向，读出并记录两个弹簧秤的示数． 5．用铅笔和刻度尺在白纸上从O点沿着两条细绳的方向画直线，按着一定的标度作出两个力F1和F2的图示，用平行四边形定则求出合力F. 6．只用一个弹簧秤，通过细绳把橡皮条的结点拉到同样位置O，读出并记录弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示． 7．比较力F′与合力F的大小和方向，看它们在实验误差允许的范围内是否相等． 8．改变两个分力的大小和夹角，再做两次实验． 五、注意事项： 1．两只弹簧秤在使用前应检查、校正零点，检查量程和最小刻度单位，将两弹簧秤钩好后对拉，若两只弹簧秤在拉的过程中，读数相同，则可选用，若不同，应另换，直至相同为止．使用弹簧秤时应与板面平行． 2．实验过程中，在使用弹簧秤的时候，要注意使弹簧秤与木板平面平行． 3．选用的橡皮条应富有弹性，能发生弹性形变，同一次实验中，橡皮条拉长后的结点O的位置必须保持不变． 4．在满足合力不超过弹簧秤量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下，应使拉力尽量大一些，以减小误差． 5．画力的图示时，应选定恰当的单位长度作为标度；作力的合成图时，应尽量将图画得大一些，但也不要太大而画出纸外，要严格按力的图示要求和几何作图法作出合力． 6．由作图法得到的F和实际测量得到的F′不可能完全符合，但在误差允许范围内可以认为F与F′符合即可． 题型一　实验操作和原理应用 [例1]　在做“互成角度的两个力的合力”实验时，橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点，以下操作错误的是 (　　) A．同一次实验过程中，O点位置允许变动 B．实验中，弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计的刻度 C．实验中，先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一个弹簧测力计拉力的大小和方向，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，两个弹簧测力计之间夹角应取90°，以便于算出合力的大小 [解析]　实验中有严格的要求：(1)结点O不允许移动． (2)弹簧测力计不要达到最大量程，因为一个达到最大，另一个将不好调整． (3)两个弹簧测力计的拉力夹角不易过大，也不易过小，取90°也可以，并不是必须取90°. [答案]　ACD 如图2所示是甲、乙两位同学在“验证力的平行四边形定则”的实验中所得到的实验结果，若用F表示两个分力F1、F2的合力，用F′表示F1和F2的等效力，则可以判断________(填“甲”或“乙”)同学的实验结果是尊重事实的． 图2 解析：由题设可知，F为F1和F2的合力，通过平行四边形定则所得，而F′是F1和F2的等效力，即用一只弹簧测力计拉橡皮条时的拉力，显然F′的方向应在细线的方向上．因甲同学F′的方向与细绳在同一直线上，故甲同学是尊重事实的． 本题解答的焦点在F′的方向的确定上．两位同学的实验结果都有误差，这是正常的，但乙同学很明显在F′的方向的确定上违背了实验的要求，作图是错误的． 答案：甲 1．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的大小要适当大些 C．拉橡皮条的细绳要稍长一些 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 解析：如果两个分力F1、F2的大小适当大些，则两个分力测量的相对误差就会小一些，结果就会准确一些．拉橡皮条的细绳稍长一些，则画出的力的方向就准确些，误差就小些．实验中，弹簧秤与木板平行，读数时视线正对弹簧秤刻度，可以减小测量力时的误差． 答案：B