山东省临朐实验中学高一物理学案：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平行四边形定则. 2.培养学生应用作图法处理实验数据和得出结论的能力.二、实验原理 等效思想：使一个力F的作用效果和两个力F1和F2的作用效果相同，都是使同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点O，即伸长量相同，所以F为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、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、白纸、弹簧测力计(两个)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉、铅笔.四、实验步骤1.用图钉把白纸钉在方木板上. 2.把方木板平放在桌面上，用图钉把橡皮条的一端固定在点如图所示，橡皮条的另一端拴上两个绳套. 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，使橡皮条伸长到某一位置O.用铅笔描下O点的位置和两条细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数.注意在使用弹簧测力计的时候，要使它的弹簧与木板平面平行. 4.用铅笔和刻度尺从力的作用点(位置O)沿着两条绳套的方向画直线，按选定的标度作这两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，以F1和F2为邻边利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，即为合力F的图示. 5.只用一个弹簧测力计，通过细绳把橡皮条的结点拉到同样位置O.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. 6.比较力F与用平行四边形定则求得的合力F的大小和方向，在实验误差允许的范围内看它们是否相等. 7.改变两个分力的大小和夹角，再做两次实验.五：误差分析（1）用两个弹簧测力计拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧测力计不在同一平面内，这样两个弹簧测力计的水平拉力的实际分力比由作图法得到的合力要小，造成实验误差.（2）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.（3）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.（4）作图比例不恰当、不准确等造成作图误差.六、注意事项 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.实验中的两个细绳套不要太短.3.在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同. 4.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.5.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.【例1】某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳图乙是在白纸上根据实验结果画出的图(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【例2】【例证2】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(1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为_N和_N.(2)在如图所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力【当堂检测】1.在“验证力的平行四边形定则”的实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套(如图所示)实验中需用两个弹簧测力计分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O.(1) 某同学在做该实验时认为：A.拉橡皮条的绳细一些且长一些，实验效果较好B.拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行C.橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力要适当大些D.拉力F1和F2的夹角越大越好其中正确的是_(填入相应的字母) (2)若两个弹簧测力计的读数均为4 N，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则_(选填“能”或“不能”)用一个量程为5 N的弹簧测力计测量出它们的合力，理由是_ _.2.如图所示是甲、乙两位同学在“探究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_(选填“甲”或“乙”)同学的实验结果是符合事实的3.某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为O，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物.(1)为完成实验，下述操作中必需的是_.a.测量细绳的长度 b.测量橡皮筋的原长c.测量悬挂重物后橡皮筋的长度 d.记录悬挂重物后结点O的位置(2)钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是 _ . 4.学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”，弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置.分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向.(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为_N.(2)下列不必要的实验要求是_.(请填写选项前对应的字母)A.应测量重物M所受的重力 B.弹簧测力计应在使用前校零5“验证力的平行四边形定则”实验中(1)部分实验步骤如下，请完成有关内容：A将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端绑上两根细线B在其中一根细线挂上5个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图甲所示，记录：_、_、_.C将步骤B中的钩码取下，分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码，用两光滑硬棒B、C使两细线互成角度，如图乙所示，小心调整B、C的位置，使_，记录_。(2) 如果“力的平行四边形定则”得到验证，那么图乙中_.5