,相互作用,第 二 章,實(shí)驗(yàn)三 驗(yàn)證力的平行四邊形定則,欄目導(dǎo)航,一、實(shí)驗(yàn)流程,知識(shí)梳理 · 夯實(shí)基礎(chǔ),二、誤差分析 1誤差來(lái)源 除彈簧測(cè)力計(jì)本身的誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差等 2減小誤差的方法 (1)結(jié)點(diǎn)O 定位O點(diǎn)時(shí)要力求準(zhǔn)確 同一次實(shí)驗(yàn)中橡皮條拉長(zhǎng)后的O點(diǎn)必須保持不變 (2)拉力 用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)拉力時(shí)要使拉力沿彈簧測(cè)力計(jì)軸線方向 應(yīng)盡量使橡皮條、彈簧測(cè)力計(jì)和細(xì)繩套位于與紙面平行的同一平面內(nèi) 兩個(gè)分力F1、F2間的夾角不要太大或太小,(3)作圖 在同一次實(shí)驗(yàn)中，選定的標(biāo)度要相同 嚴(yán)格按力的圖示要求和幾何作圖法作出平行四邊形，求出合力 三、注意事項(xiàng) 操作不忘“三”“二”“一” 用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條時(shí)的“三記錄”(記錄兩彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)、兩細(xì)繩方向和結(jié)點(diǎn)O的位置)，用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條時(shí)的“二記錄”(記錄彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)和細(xì)繩方向)及“一注意”(結(jié)點(diǎn)O的位置必須在同一位置)等,四、實(shí)驗(yàn)改進(jìn) 本實(shí)驗(yàn)用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)也可以完成實(shí)驗(yàn)，具體操作如下： 1把兩條細(xì)繩中的一條細(xì)繩與彈簧測(cè)力計(jì)連接，另一條細(xì)繩用手直接抓住，然后同時(shí)拉這兩條細(xì)繩，使結(jié)點(diǎn)至O點(diǎn)，記下兩條細(xì)繩的方向和彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1. 2放回橡皮條后，將彈簧測(cè)力計(jì)連接到另一細(xì)繩上，然后同時(shí)拉這兩條細(xì)繩，使結(jié)點(diǎn)至O點(diǎn)，并使兩條細(xì)繩位于記錄下來(lái)的方向上，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F2. 其他步驟與提供兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)相同 這種操作的優(yōu)點(diǎn)是能減小因兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的不同而帶來(lái)的誤差，但實(shí)驗(yàn)過程麻煩,考點(diǎn)1 實(shí)驗(yàn)原理與操作 例1(2018·江西南昌模擬)某同學(xué)用鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn) (1)請(qǐng)將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容補(bǔ)充完整： A將一根橡皮筋的一端固定在貼有白紙的豎直平整木板上，在另一端綁上兩根系有細(xì)繩套的細(xì)線,核心考點(diǎn) · 分層突破,B其中一根細(xì)線掛上5個(gè)質(zhì)量相等的鉤碼(每個(gè)鉤碼質(zhì)量均為50 g)，使橡皮筋拉伸，如圖甲所示，記錄_、結(jié)點(diǎn)的位置O和細(xì)線方向,鉤碼的個(gè)數(shù)(細(xì)線上的拉力),1.5,B,解析 (1)由實(shí)驗(yàn)原理可知本實(shí)驗(yàn)利用等效替代法來(lái)驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”，圖甲中鉤碼的重力即合力大小，細(xì)線方向即合力方向，所以應(yīng)記錄鉤碼的個(gè)數(shù)(細(xì)線上的拉力)、結(jié)點(diǎn)O的位置和細(xì)線方向，在用鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)一起拉橡皮筋時(shí)，一定要將橡皮筋與細(xì)線結(jié)點(diǎn)的位置與步驟B中結(jié)點(diǎn)的位置O重合，此時(shí)應(yīng)記錄鉤碼個(gè)數(shù)、彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)及對(duì)應(yīng)的細(xì)線方向，分析圖乙中結(jié)點(diǎn)的受力情況可得水平方向有4mgcos Fcos ，代入數(shù)據(jù)得彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)應(yīng)為F3mg1.5 N. (2)由(1)知是等效替代法,考點(diǎn)2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 例2(2017·全國(guó)卷)某探究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)，將畫有坐標(biāo)軸(橫軸為x軸，縱軸為y軸，最小刻度表示1 mm)的紙貼在水平桌面上，如圖甲所示將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(diǎn)(位于圖示部分之外)，另一端P位于y軸上的A點(diǎn)時(shí)，橡皮筋處于原長(zhǎng) (1)用一只測(cè)力計(jì)將橡皮筋的P端沿y軸從A點(diǎn)拉至坐標(biāo)原點(diǎn)O，此時(shí)拉力F的大小可由彈簧測(cè)力計(jì)讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖乙所示，F(xiàn)的大小為_N. (2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A點(diǎn)；現(xiàn)使用兩個(gè)測(cè)力計(jì)同時(shí)拉橡皮筋，再次將P端拉至O點(diǎn)此時(shí)觀察到兩個(gè)拉力分別沿圖甲中兩條虛線所示的方向，由測(cè)力計(jì)的示數(shù)讀出兩個(gè)拉力的大小分別為F14.2 N和 F25.6 N.,4.0,用5 mm長(zhǎng)度的線段表示1 N的力，以O(shè)為作用點(diǎn)，在圖甲中畫出力F1、F2的圖示，然后按平行四邊形定則畫出它們的合力F合；,F合的大小為_N，F(xiàn)合與拉力F的夾角的正切值為_.若F合與拉力F的大小及方向的偏差均在實(shí)驗(yàn)所允許的誤差范圍之內(nèi)，則該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了力的平行四邊形定則,4.0,0.05,答案 (2)F1、F2和F合如圖所示,考點(diǎn)3 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新方案 1將水平面內(nèi)改為在豎直平面內(nèi)做實(shí)驗(yàn)，拉橡皮筋改為懸掛重物，可避免橡皮筋彈性變化帶來(lái)的誤差 2彈簧測(cè)力計(jì)用力傳感器取代，可避免摩擦的影響，使讀數(shù)更方便、精確 例3(2018·安徽合肥模擬)一同學(xué)用電子秤、水壺、細(xì)線、墻釘和貼在墻上的白紙等物品，在家中驗(yàn)證力的平行四邊形定則,(1)如圖甲，在電子秤的下端懸掛一裝滿水的水壺，記下水壺_時(shí)電子秤的示數(shù)F. (2)如圖乙，將三細(xì)線L1、L2、L3的一端打結(jié)，另一端分別拴在電子秤的掛鉤、墻釘A和水壺杯帶上水平拉開細(xì)線L1，在白紙上記下結(jié)點(diǎn)O的位置、_和電子秤的示數(shù)F1. (3)如圖丙，將另一顆墻釘B釘在與O同一水平位置上，并將L1拴在其上手握電子秤沿著(2)中L2的方向拉開細(xì)線L2，使_和三根細(xì)線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2. (4)在白紙上按一定標(biāo)度作出電子秤拉力F、F1、F2的圖示，根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F的圖示，若_，則平行四邊形定則得到驗(yàn)證,靜止,三細(xì)線的方向,結(jié)點(diǎn)O的位置,F和F在誤差允許的范圍內(nèi)重合,解析 (1)要測(cè)量裝滿水的水壺的重力，則記下水壺靜止時(shí)電子秤的示數(shù)F. (2)要畫出平行四邊形，則需要記錄分力的大小和方向，所以在白紙上記下結(jié)點(diǎn)O的位置的同時(shí)也要記錄三細(xì)線的方向以及電子秤的示數(shù)F1. (3)已經(jīng)記錄了一個(gè)分力的大小，還要記錄另一個(gè)分力的大小，則結(jié)點(diǎn)O的位置不能變化，力的方向也都不能變化，所以應(yīng)使結(jié)點(diǎn)O的位置和三根細(xì)線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2. (4)根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F的圖示，若F和F在誤差允許的范圍內(nèi)重合，則平行四邊形定則得到驗(yàn)證,