實(shí)驗(yàn)三驗(yàn)證力的平行四邊形定則 誤差分析 1 誤差來源除彈簧測力計本身的誤差外 還有讀數(shù)誤差 作圖誤差等 2 減小誤差的方法 1 結(jié)點(diǎn)O 定位O點(diǎn)時要力求準(zhǔn)確 同一次實(shí)驗(yàn)中橡皮條拉長后的O點(diǎn)必須保持不變 2 拉力 用彈簧測力計測拉力時要使拉力沿彈簧測力計軸線方向 應(yīng)盡量使橡皮條 彈簧測力計和細(xì)繩套位于與紙面平行的同一平面內(nèi) 兩個分力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 注意事項(xiàng)操作不忘 三 二 一 用兩個彈簧測力計拉橡皮條時的 三記錄 記錄兩彈簧測力計示數(shù) 兩細(xì)繩方向和結(jié)點(diǎn)O的位置 用一個彈簧測力計拉橡皮條時的 二記錄 記錄彈簧測力計示數(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 熱點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn) 例1 某同學(xué)做 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 的實(shí)驗(yàn)如圖1甲所示 其中A為固定橡皮條的圖釘 O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn) OB和OC為細(xì)繩 圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖 圖1 1 如果沒有操作失誤 圖乙中的F與F 兩力中 方向一定沿AO方向的是 2 本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是 A 理想實(shí)驗(yàn)法B 等效替代法C 控制變量法D 建立物理模型法 3 實(shí)驗(yàn)時 主要的步驟是 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 有重要遺漏的步驟的序號是 和 遺漏的內(nèi)容分別是 和 解析 1 由一個彈簧測力計拉橡皮條至O點(diǎn)的拉力一定沿AO方向 而兩根彈簧測力計拉橡皮條至O點(diǎn)的拉力 根據(jù)平行四邊形定則作出兩彈簧測力計拉力的合力 由于誤差的存在 不一定沿AO方向 故一定沿AO方向的是F 2 一個力的作用效果與兩個力的作用效果相同 它們的作用效果可以等效替代 故選項(xiàng)B正確 3 根據(jù) 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)程可知 有重要遺漏的步驟的序號是C E 在C中未記下兩條細(xì)繩的方向 E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O 答案 1 F 2 B 3 CE C中應(yīng)加上 記下兩條細(xì)繩的方向 E中應(yīng)說明 把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O 變式訓(xùn)練1 完成以下 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 實(shí)驗(yàn)的幾個主要步驟 圖2 1 如圖2甲 用兩只彈簧測力計分別鉤住細(xì)繩套 互成角度地拉橡皮條 使橡皮條伸長 記下結(jié)點(diǎn)O的位置 兩彈簧測力計的讀數(shù)F1 F2以及兩細(xì)繩套的方向 2 如圖乙 用一只彈簧測力計鉤住細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到 記下細(xì)繩套的方向 如圖丙中的c 讀得彈簧測力計的示數(shù)F 3 如圖丙 按選定的標(biāo)度作出了F1 F2的圖示 請在圖丙中 按同樣的標(biāo)度作出力F的圖示 按力的平行四邊形定則作出F1 F2的合力F 4 若F 與F 則平行四邊形定則得到驗(yàn)證 解析 2 如題圖乙 用一只彈簧測力計鉤住細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O 記下細(xì)繩套的方向 由圖示彈簧測力計可讀得彈簧測力計的示數(shù)F 4 0N 3 作出力F的圖示如圖所示 根據(jù)力的平行四邊形定則 作出F1 F2的合力F 如圖所示 4 若有F 與F在誤差范圍內(nèi)大小相等 方向相同 則平行四邊形定則得到驗(yàn)證 答案 2 同一位置O4 0N 3 見解析 4 在誤差范圍內(nèi)大小相等 方向相同 熱點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新的兩種方法以本實(shí)驗(yàn)為背景 以實(shí)驗(yàn)中操作的注意事項(xiàng) 誤差來源設(shè)置條件 或通過改變實(shí)驗(yàn)條件 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目 1 對實(shí)驗(yàn)原理的理解 實(shí)驗(yàn)方法的遷移 例2 2018 昆明市教學(xué)質(zhì)量檢測 某學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計了一個 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 的實(shí)驗(yàn) 裝置如圖3甲所示 在豎直放置的木板上部附近兩側(cè) 固定兩個力傳感器 同一高度放置兩個可以移動的定滑輪 兩根細(xì)繩跨過定滑輪分別與兩力傳感器連接 在兩細(xì)繩連接的結(jié)點(diǎn)O下方懸掛鉤碼 力傳感器1 2的示數(shù)分別為F1 F2 調(diào)節(jié)兩個定滑輪的位置可以改變兩細(xì)繩間的夾角 實(shí)驗(yàn)中使用若干相同的鉤碼 每個鉤碼質(zhì)量均為100克 取g 9 8m s2 圖3 1 關(guān)于實(shí)驗(yàn) 下列說法正確的是 A 實(shí)驗(yàn)開始前 需要調(diào)節(jié)木板使其位于豎直平面內(nèi)B 每次實(shí)驗(yàn)都必須保證結(jié)點(diǎn)位于O點(diǎn)C 實(shí)驗(yàn)時需要記錄鉤碼數(shù)量 兩力傳感器的示數(shù)和三細(xì)繩的方向D 實(shí)驗(yàn)時還需要用一個力傳感器單獨(dú)測量懸掛于O點(diǎn)鉤碼的總重力 2 根據(jù)某次實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù) 該同學(xué)已經(jīng)按照力的圖示的要求畫出了F1 F2 請你作圖得到F1 F2的合力F 只作圖 不求大小 并寫出該合力不完全豎直的一種可能原因 解析 1 實(shí)驗(yàn)開始前 需要調(diào)節(jié)木板使其位于豎直平面內(nèi) 以保證鉤碼重力等于細(xì)線中的拉力 選項(xiàng)A正確 該裝置每次實(shí)驗(yàn)不需要保證結(jié)點(diǎn)位于O點(diǎn) 選項(xiàng)B錯誤 實(shí)驗(yàn)時需要記錄鉤碼數(shù)量 兩力傳感器的示數(shù)和三細(xì)繩的方向 選項(xiàng)C正確 懸掛于O點(diǎn)鉤碼的總重力可以根據(jù)鉤碼的質(zhì)量得出 不需要力傳感器測量 選項(xiàng)D錯誤 2 利用平行四邊形定則作出F1和F2的合力F 該合力方向不完全在豎直方向的可能原因是定滑輪有摩擦 木板未豎直放置等 答案 1 AC 2 如解析圖所示定滑輪有摩擦 木板未豎直放置等 回答出一項(xiàng)合理答案即可 1 彈簧測力計掛在繩套1上豎直向下拉橡皮筋 使橡皮筋的結(jié)點(diǎn)到達(dá)O點(diǎn)處 記下彈簧測力計的示數(shù)F 變式訓(xùn)練2 某實(shí)驗(yàn)小組用一支彈簧測力計和一個量角器等器材驗(yàn)證力的平行四邊形定則 設(shè)計了如圖4所示的實(shí)驗(yàn)裝置 固定在豎直木板上的量角器的直邊水平 橡皮筋的一端固定于量角器的圓心O的正上方A處 另一端系繩套1和繩套2 主要實(shí)驗(yàn)步驟如下 圖4 2 彈簧測力計掛在繩套1上 手拉著繩套2 緩慢拉橡皮筋 使橡皮筋的結(jié)點(diǎn)到達(dá)O處 此時繩套1沿0 方向 繩套2沿120 方向 記下彈簧測力計的示數(shù)F 3 根據(jù)力的平行四邊形定則計算繩套1的拉力為 4 比較 即可初步驗(yàn)證 5 只改變繩套2的方向 重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟 6 將繩套1由0 方向緩慢轉(zhuǎn)動到60 方向 同時繩套2由120 方向緩慢轉(zhuǎn)動到180 方向 此過程中保持橡皮筋的結(jié)點(diǎn)在O處不動 保持繩套1和繩套2的夾角120 不變 關(guān)于繩套1的拉力大小的變化 下列結(jié)論正確的是 填選項(xiàng)前的序號 A 逐漸增大B 先增大后減小C 逐漸減小D 先減小后增大 1 2017 河南模擬 某同學(xué)找到一條遵循胡克定律的橡皮筋并利用如下實(shí)驗(yàn)器材驗(yàn)證平行四邊形定則 刻度尺 三角板 鉛筆 細(xì)繩 白紙 釘子 質(zhì)量不同的小重物若干 木板 實(shí)驗(yàn)方案如下 甲乙圖5 將橡皮筋的兩端分別與兩條細(xì)繩相連 測出橡皮筋的原長 將橡皮筋一端細(xì)繩用釘子固定在豎直木板上的A點(diǎn) 在橡皮筋的中點(diǎn)O用細(xì)繩系住重物 使重物自然下垂 如圖5甲所示 將橡皮筋的另一端細(xì)繩固定在豎直木板上的B點(diǎn) 如圖乙所示 1 為完成本實(shí)驗(yàn) 下列還必須測量的物理量為 填選項(xiàng)前字母 A 小重物的質(zhì)量B 細(xì)繩的長度C 圖甲中OA段橡皮筋的長度D 圖乙中OA和OB段橡皮筋的長度 2 在完成本實(shí)驗(yàn)的過程中 必須注意的事項(xiàng)是 填選項(xiàng)前字母 A 橡皮筋兩端連接的細(xì)繩長度必須相同B 圖乙中A B兩點(diǎn)必須等高C 圖乙中連接小重物細(xì)繩必須在OA OB夾角的角平分線上D 記錄圖甲中O點(diǎn)的位置和OA的方向E 記錄圖乙中O點(diǎn)的位置和OA OB的方向 3 若釘子位置固定 利用現(xiàn)有器材改變實(shí)驗(yàn)效果 可采用的方法是 解析 1 橡皮筋遵循胡克定律 要測量拉力可以通過測量橡皮筋的長度和原長 得到橡皮筋的伸長量 根據(jù)拉力大小與伸長量成比例作力的圖示 故選C D 2 橡皮筋連接的細(xì)繩要稍微長些 并非要求等長 A錯誤 圖乙中A B兩點(diǎn)不用必須等高 B錯誤 圖乙中連接小重物的細(xì)繩可以在OA OB夾角的角平分線上 也可以不在 C錯誤 圖甲中O點(diǎn)的位置和OA的方向不需要記錄 D錯誤 需要記錄圖乙中O點(diǎn)的位置和OA OB的方向 E正確 3 在釘子位置不變的情況下 要改變實(shí)驗(yàn)效果 只有改變小重物的質(zhì)量 故可采用的方法是更換小重物 答案 1 CD 2 E 3 更換小重物 2 小白用如圖6所示的裝置驗(yàn)證 力的平行四邊形定則 其部分實(shí)驗(yàn)操作如下 1 請完成下列相關(guān)內(nèi)容 圖6 a 在木板上記下懸掛兩個鉤碼時彈簧末端的位置O 如圖甲所示 b 卸下鉤碼 然后將兩繩套系在彈簧下端 用兩彈簧測力計將彈簧末端拉到同一位置O 記錄細(xì)繩套AO BO的方向及兩彈簧測力計相應(yīng)的讀數(shù) 圖乙中B彈簧測力計的讀數(shù)為 N c 小白在坐標(biāo)紙上畫出兩彈簧拉力FA FB的大小和方向如圖丙所示 請你用作圖工具在丙圖中坐標(biāo)紙上作出FA FB的合力F d 已知鉤碼的重力 可得彈簧所受的拉力F如圖丙所示 e 最后觀察比較F和F 得出結(jié)論 2 本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是 A 理想實(shí)驗(yàn)法B 控制變量法C 等效替代法D 建立物理模型法 答案 1 11 40圖見解析 2 C 解析b 圖中B彈簧測力計的讀數(shù)為11 40N c 圖線如圖所示 3 2017 全國卷 22 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1mm 的紙貼在水平桌面上 如圖7 a 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 橡皮筋處于原長 1 用一只測力計將橡皮筋的P端沿y軸從A點(diǎn)拉至坐標(biāo)原點(diǎn)O 此時拉力F的大小可由測力計讀出 測力計的示數(shù)如圖 b 所示 F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)使用兩個測力計同時拉橡皮筋 再次將P端拉至O點(diǎn) 此時觀察到兩個拉力分別沿圖 a 中兩條虛線所示的方向 由測力計的示數(shù)讀出兩個拉力的大小分別為F1 4 2N和F2 5 6N 用5mm長度的線段表示1N的力 以O(shè)為作用點(diǎn) 在圖 a 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 圖7 解析 1 由圖 b 可知 F的大小為4 0N 2 畫出力F1 F2的圖示 如圖所示 答案 1 4 0N 2 見解析 4 00 05