實驗：驗證平行四邊形法則

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1、2014年戶縣第八中學(xué)高一物理導(dǎo)學(xué)案 （第17周使用） 備課：高一物理 主備人：李 航 小組：______ 姓名：______ 組內(nèi)評價：__ __ 教師評價：____ 驗證力的平行四邊形定則導(dǎo)學(xué)案 班級________姓名________學(xué)號_____ 1．實驗原理 使某個力F′的作用效果以及F1與F2的共同作用效果都是使橡皮條伸長到同一點(diǎn)，所以F′為F1和F2的合力，作出F′的圖示，再根據(jù)平行四邊形定則作出F1和F2的合力F的圖示，比較F、F′，分析在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否大小相等、方向相同． 2．實驗?zāi)康? (1)驗證互成角度的

2、兩個共點(diǎn)力合成時的平行四邊形定則； (2)通過驗證力的平行四邊形定則，培養(yǎng)用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)并得出結(jié)論的能力． 3．實驗器材 方木板一塊，白紙，彈簧秤兩個，橡皮條，細(xì)繩和細(xì)繩套各兩個，三角板，刻度尺，圖釘幾個，鉛筆． 4．實驗步驟 (1)在實驗桌上平放一塊方木板，然后在方木板上鋪一張白紙，注意白紙的固定位置，如圖所示，用圖釘把白紙固定在方木板上． (2)用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn)，在橡皮條的另一端系上兩條細(xì)繩，兩條細(xì)繩的另一端各系著繩套． (3)用兩個彈簧秤分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O. (4)用鉛筆記下O點(diǎn)的位置和兩條細(xì)繩

3、的方向，讀出并記錄兩個彈簧秤的示數(shù)． (5)用鉛筆和刻度尺在白紙上從O點(diǎn)沿著兩條細(xì)繩的方向畫直線，按照一定的標(biāo)度作出兩個力F1和F2的圖示，用平行四邊形定則求出合力F. (6)只用一個彈簧秤，通過細(xì)繩把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣位置O，讀出并記錄彈簧秤的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個力F′的圖示． (7)比較力F′與合力F的大小和方向，看它們在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否大小相等、方向相同． (8)改變兩個分力F1和F2的大小和夾角，再做兩次實驗． 5．注意事項： (1)實驗過程中在使用彈簧秤的時候，要注意使彈簧秤與木板平面平行． (2)選用的橡皮條應(yīng)富有彈性，能發(fā)生彈性形變，同

4、一次實驗中，橡皮條拉長后的結(jié)點(diǎn)的位置必須保持不變． (3)在滿足合力不超過彈簧秤的量程及橡皮條形變不超過彈性限度的條件下，應(yīng)該使拉力盡量大一些，以減小實驗中的誤差． (4)畫力的圖示時，應(yīng)選定恰當(dāng)?shù)膯挝婚L度作為標(biāo)度；作力的合成圖時，應(yīng)盡量將圖畫得大一些，但也不要太大而畫出紙外，要嚴(yán)格按力的圖示要求和幾何作圖法作出合力． (5)由作圖法得到的F和實際測量得到的F′不可能完全符合，只要在誤差允許的范圍內(nèi)符合即可． 6．實驗誤差分析 本實驗誤差的主要來源除彈簧測力計本身的誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差，因此讀數(shù)時眼睛一定要正視刻度，要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄．兩個分力F1、F2間夾角θ越大

5、，用平行四邊形定則作圖得出的合力F的誤差ΔF也越大，所以實驗中不要把θ取得太大，同時夾角也不能太?。? 例1 某同學(xué)做“驗證力的平行四邊形定則”實驗時，主要步驟是： A．在桌上放一塊方木板， 在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上； B．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn)，在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系著繩套； C．用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O.記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個彈簧測力計的示數(shù)； D．按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F； E．只用一只

6、彈簧測力計，通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個力F′的圖示； F．比較F′和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結(jié)論． 上述步驟中： (1)有重要遺漏的步驟的序號是________和________；(2)遺漏的內(nèi)容分別是____________和____________． 例2 在做“探究力的平行四邊形定則”實驗時： (1)除已有的器材(方木板、白紙、彈簧秤、細(xì)繩套、刻度尺、圖釘和鉛筆)外，還必須有________和________． (2)要使每次合力與分力產(chǎn)生相同的效果，必須(　　) A．每次將橡皮條拉到同樣的位置

7、 B．每次把橡皮條拉直 C．每次準(zhǔn)確讀出彈簧秤的示數(shù) D．每次記準(zhǔn)細(xì)繩的方向 (3)為了提高實驗的準(zhǔn)確性，減小誤差，實驗中應(yīng)注意些什么？ (4)在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，某同學(xué)的實驗結(jié)果如圖所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細(xì)繩結(jié)點(diǎn)的位置．圖中________是力F1與F2的合力的理論值；______是力F1與F2的合力的實驗值．通過把________和________進(jìn)行比較，驗證平行四邊形定則． 練習(xí)： 1．在“互成角度的兩個力的合成”實驗中，為了減小實驗誤差，應(yīng)注意(　　) A．描點(diǎn)、作圖時的鉛筆尖一些，并使圖盡量大

8、些 B．拉橡皮條的細(xì)繩盡量長些 C．在用兩個彈簧測力計拉時，兩細(xì)繩的夾角盡量大些 D．在用兩個彈簧測力計拉時，兩彈簧測力計的示數(shù)盡量大些 2．將橡皮筋的一端固定在A點(diǎn)，另一端拴上兩根細(xì)繩，每根細(xì)繩分別連接著一個量程為5 N、最小刻度為0.1 N的彈簧測力計．沿著兩個不同的方向拉彈簧測力計．當(dāng)橡皮筋的活動端拉到O點(diǎn)時，兩根細(xì)繩相互垂直，如圖所示．這時彈簧測力計的讀數(shù)可從圖中讀出． (1)由圖可讀得兩個相互垂直的拉力的大小分別為________N和________N．(只需讀到0.1 N) (2)在本題的虛線方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個力及它們的合力． 3．在驗證互成角

9、度共點(diǎn)力的合成遵從平行四邊形定則的實驗中，準(zhǔn)備了實驗器材：木板、白紙、彈簧測力計(一個)、橡皮條、細(xì)繩(兩條)、三角板、刻度尺、圖釘，請在只有一個彈簧測力計，其他器材不變的情況下，設(shè)計實驗的步驟和方法(如圖5所示)： (1)把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn)． (2)________________________________________________________________________. (3)________________________________________________________________________. (4)__________

10、______________________________________________________________. (5)在紙上按比例作出兩個力F1、F2的圖示，用平行四邊形定則求出合力F. (6)只用一個彈簧測力計，通過細(xì)繩把橡皮條上的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O點(diǎn)，記下彈簧測力計的讀數(shù)和細(xì)繩的方向，按同樣的比例作出這個力F′的圖示，比較F′與用平行四邊形定則求得的合力F大小是否相等，方向是否相同． (7)改變F1和F2的夾角和大小，同樣方法再做兩次． 課后反思： 審核人：_______領(lǐng)導(dǎo)簽字 時間： 年 月 日 第 4 頁 共 4 頁