第五讲实验：验证力的平行四边形定则1知道实验目的和实验原理2知道实验步骤并注意实验中应注意的事项3知道实验中误差来源并会分析一、实验目的1会用 和细线测出力的大小和方向2验证 的两个力合成时的平行四边形定则二、实验原理一个力F的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到，所以力F就是这两个力F1和F2的 ，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弹簧测力计弹簧测力计互成角度互成角度同一点同一点合力合力三、实验器材方木板，白纸， ， ，细绳套(两个)，三角板，刻度尺，图钉(几个)弹簧测力计弹簧测力计(两只两只)橡皮条橡皮条一、实验操作的认识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，橡皮条的另一端栓上两个细绳套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_【规范解答】(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)bcd(2)更换不同的小重物二、注意事项及误差分析1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2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(1)B的示数应是A一定变大B一定不变C一定变小 D变大、不变、变小均有可能(2)夹角的变化应是A一定变大 B一定不变C一定变小 D变大、不变、变小均有可能【规范解答】解答本题只有规范作图才能作出正确判断，切忌作图时随意乱画“使O点保持不变”即表明A、B拉力的合力的大小和方向不变，则以O为圆心，以A的拉力大小为半径画圆弧如图所示，根据平行四边形定则及减小，可知B的拉力的大小和方向均发生相应的变化由图可知B的拉力的大小和角度都将变小，故(1)、(2)均选C.答案：(1)C(2)C“验证力的平行四边形定则”的实验如图甲所示，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？_.(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)FF(2)不变(3)B(1)在“验证平行四边形定则”实验中，若测某一分力时，弹簧测力计的外壳与接触面发生了摩擦，由于这种操作，对实验结果_(填“有”或“无”)影响(2)在“互成角度的两个力合成”实验中，用A、B两只弹簧测力计把橡皮条上的结点拉到某一位置O，这时AO、BO间夹角AOB90，如图所示，现改变弹簧测力计A的拉力方向，使角减小，但不改变它的拉力大小，那么要使结点仍被拉到O点，就应调节弹簧测力计B拉力的大小及角，在下列调整方法中，哪些是可行的_A增大B的拉力，增大角B增大B的拉力，角不变C增大B的拉力，减小角DB的拉力大小不变，增大角解析：弹簧测力计外壳与接触面发生摩擦时，并不影响弹簧弹力的大小和方向，故对实验结果无影响答案：(1)无(2)AC