一、实验目的 1会用弹簧测力计和细线测出力的大小和方向 2探究求合力的方法,二、实验原理 一个力F的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是使同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点，所以力F就是这两个力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和F的大小 和方向是否相同，若相同，则说明互成角度的两个力合成时遵循平行四边形定则,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(几个),四、实验操作 1用图钉把白纸钉在水平桌面的方木板上 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，使橡皮条伸 长到某一位置O，如图实31所示， 记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描 下O点的位置及此时两细绳套的方向 4用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳的方向画直线，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， 用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出这只 弹簧测力计的拉力F的图示 6比较力F与用平行四边形定则作出的合力F在大小和 方向上是否相同 7改变两个力F1与F2的大小和夹角，再重复实验两次,五、注意事项 1同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：将两只弹 簧测力计调零后互钩对拉，若两只弹簧测力计在对拉过 程中，读数相同，则可选用；若读数不同应矫正弹簧测 力计或另换，直至相同为止 2在同一次实验中，使橡皮条拉长时，结点O位置一定要 相同,3用两只弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时， 夹角不宜太大也不宜太小，在60100之间为宜 4读数时应注意使弹簧测力计与木板平行，并使细绳套与 弹簧测力计的轴线在同一条直线上，避免弹簧测力计的 外壳与弹簧测力计的限位卡之间有摩擦眼睛要正视弹 簧测力计的刻度，在合力不超过量程及橡皮条弹性限度 的前提下，拉力的数值应尽量大些,5细绳套应适当长一些，便于确定力的方向不要直接沿 细绳套的方向画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个点， 去掉细绳套后，再将所标点与O点连接，即可确定力的方 向 6在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且 要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些,六、误差分析 1弹簧测力计本身的误差 2读数误差和作图误差 3两分力F1、F2间的夹角越大，用平行四边形定则作图 得出的合力F的误差也越大,(2009山东高考)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，如图实32所示,(1)为完成该实验，下述操作中必需的是_ a测量细绳的长度 b测量各橡皮筋的原长 c测量悬挂重物后各橡皮筋的长度 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_ _.,解析 (1)三段相同的橡皮筋，具有相同的劲度系数，故三段橡皮筋的形变量的大小代表了三段橡皮筋承受的力的大小，故必需b、c项A、B两点固定，O点的位置则决定了三个力的方向(因绳中的力恒沿绳的方向)，故必需d项 (2)最简便的方法是：更换不同的小重物,答案 (1)b、c、d (2)更换不同的小重物,(2010宁波检测)“探究求合力的方法”的实验如图实33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为细绳图实33乙所示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”) (3)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,解析 (1)用平行四边形定则作图得到的是实验的理论值，即F；直接测量得到的是实际测量值，即F. (2)细绳的作用是对结点O施加不同方向的拉力F1、F2，换用橡皮筋拉结果是一样的 (3)力的合成与分解使用的是等效替代法B正确,答案 (1)F F (2)不变 (3)B,一、实验目的 1学会用控制变量法研究物理规律 2探究加速度与力、质量的关系 3掌握灵活运用图象处理问题的方法,二、实验原理 控制变量法：在所研究的问题中，有两个以上的参量 在发生牵连变化时，可以控制某个或某些量不变，只研究 其中两个量之间的变化关系的方法，这也是物理学中研究 问题时经常采用的方法 本实验中，研究的参量为F、m和a，可以控制参量m一 定，研究a与F的关系，也可控制参量F一定，研究a与m的 关系,三、实验器材 电磁打点计时器、复写纸片和纸带、一端有定滑轮的 长 木板、小车、小盘、低压交流电源、天平、砝码、刻 度 尺、导线,四、实验操作 1实验步骤 (1)用天平测出小车和小盘的质量M和M，把数值记录下来 (2)按照如图实41所示装置把实验器材安装好，只是不把 悬挂小盘的细线系在小车上(即不给小车加牵引力),(3)平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一 块薄木块，反复移动薄木块的位置，直至小车在斜面上 运动时可以保持匀速运动状态，这时小车拖着纸带运动 时受到的摩擦力恰好与小车所受重力在斜面方向上的分 力平衡 (4)把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘，先接通电源再 放开小车打点计时器在纸带上打下一系列的点，打点 完成后切断电源，取下纸带，在打点纸带上标上纸带号码,(5)保持小车及车内砝码的质量不变，在小盘内放入质量为 m的砝码，重复步骤4.在小盘内分别放入质量为m， m，的砝码，再重复步骤4.m，m，m的数值 都要记录在纸带上(或表格内) (6)在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数 点，测量计数点间的距离，算出每条纸带上的加速度 的值 (7)用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，根据实验结果在 坐标平面上画出相应的点若这些点在一条直线上，便 证明了加速度与作用力成正比,(8)保持砝码和小盘的质量不变，在小车上依次加砝码(也需 作好记录)，重复上述步骤，用纵坐标表示加速度a，横坐 标表示小车与砝码的总质量的倒数，在坐标平面上根据实 验结果画出相应的点，如果这些点在一条直线上，就证明 加速度与质量成反比,2数据处理 (1)把小车在不同力作用下产生的加速度填在下表中：,由以上数据画出它的aF关系图象如图实42所示 通过aF关系图象，我们可以得出小车的加速度a与力F 成正比,图实42,(2)把不同质量(小车与车内砝码的总质量)的小车在相同力作 用下产生的加速度填在下表中：,由以上数据画出它的am图象及a 图象，如图 实43甲、乙所示,图实43,通过am和a 关系图象，我们可以得出小车的加速度a与质量m成反比，与质量的倒数 成正比,五、注意事项 1在实验中，小车所受的摩擦力是造成系统误差的一个重 要因素减小这种误差的方法是在长木板的一端垫上小 木块，使其适当倾斜，利用小车重力沿斜面方向的分力 平衡摩擦力 2判断小车是否做匀速直线运动，一般可目测，必要时可 以打一条纸带，看上面各点间的距离是否相等,3在本实验中，由于两颗小车轮子的灵活程度可能不相 同，所受的摩擦力也可能不相等，平衡摩擦力就有困 难应该尽可能选取光滑的长木板进行实验，以减小 因摩擦而造成的系统误差 4安装器材时，要调整滑轮的高度，使拴小车的细绳与 斜面平行，且连接小车和砝码盘应在平衡摩擦力之后,5为使所作的aF图象和a 图象趋于精确，每个图 都要求至少取5条以上的纸带取一条纸带时，要同时 在纸带上记录相应的小车受的拉力和小车质量的数据， 并编号填表 6描点作图时，应使尽可能多的点落在直线上，其余的点 均匀分布在直线的两侧，舍去个别误差较大的点,7改变小车的质量或拉力的大小时，改变量应尽可能大 一些，但应满足砝码盘和盘内砝码的总质量远小于小车 和车上砝码的总质量一般来说，砝码盘和盘内砝码的 总质量不超过小车和车上砝码总质量的10%. 8称量物体的质量时，应遵守天平的操作规则,六、误差分析 1摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测 量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差 2因实验原理不完善造成误差，本实验中用小盘和盘中砝 码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力 要小于小盘和盘中砝码的总重力)，存在系统误差,在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，按实验要求安装好器材后，应按一定步骤进行实验，下述操作步骤的安排顺序不尽合理，请将合理的顺序填写在下面的横线上：_(填字母代号),A保持重物的质量不变，在小车里加砝码，测出加速 度，重复几次 B保持小车质量不变，改变重物的质量，测出加速度， 重复几次 C用天平测出小车和重物的质量 D平衡摩擦力，使小车近似做匀速直线运动 E挂上重物，放进砝码，接通打点计时器的电源，放开 小车，在纸带上打下一系列的点 F根据测量的数据，分别画出aF和a 图线,解析 利用控制变量法和逐差法分析纸带求加速度，最后处理实验数据，合理的操作顺序应为DCEABF或DCEBAF.,答案 见解析,(2009江苏高考)“探究加速度与物体质量、物体 受力的关系”的实验装置如图实44甲所示,图实44,(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示计时器打点的时间间隔为0.02 s从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离该小车的加速度a_m/s2.(结果保留两位有效数字) (2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：,请根据实验数据作出aF的关系图象,图实45,(3)根据提供的实验数据作出的aF图线不通过原点 请说明主要原因,解析 (1)a m/s2 0.16 m/s2或a m/s20.15 m/s2. (2)如图实46所示,图实46,(3)小车、砝码盘和砝码组成的系统所受合外力为砝码盘和砝码的总重力，而表中数据漏计了砝码盘的重力，导致合力F的测量值小于真实值，aF图线不过原点,答案 (1)0.16(0.15也算对) (2)见解析 (3)未计入砝码盘的重力,