《驗(yàn)證力的平行四邊形定則》

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1、學(xué)案5 實(shí)驗(yàn)三：驗(yàn)證力的平行四邊形定則 3.用兩只彈簧秤分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長(zhǎng)，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O。(如圖2-5-1所示，位置O須處于紙面以內(nèi)) 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1.用圖釘把白紙釘在方木板上。 2.把方木板平放在桌面上，用圖釘把橡皮條的一端固定在A點(diǎn)，橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套。(固定點(diǎn)A在紙面外)圖2-5-1 4.用鉛筆描下O的位置和兩細(xì)繩套的方向，并記錄彈簧秤的讀數(shù)。 5.從力的作用點(diǎn)(位置O)沿著兩細(xì)繩套的方向畫直線，按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧秤的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則作出合力F的圖示。 6.只用一只彈簧秤通過(guò)細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置

2、O，記下彈簧秤的讀數(shù)和細(xì)繩的方向。用刻度尺從O點(diǎn)按同樣標(biāo)度沿記錄的方向作出這只彈簧秤的拉力F 的圖示。 7.比較力F 的圖示與合力F的圖示，看兩者是否等長(zhǎng)、同向。 8.改變兩個(gè)力F 1和F2的大小和夾角，再重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。 五、注意事項(xiàng) 1.不要直接以橡皮條端點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，可拴一短細(xì)繩再連兩細(xì)繩套，以三繩交點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，使結(jié)點(diǎn)小些，便于準(zhǔn)確地記錄結(jié)點(diǎn)O的位置。 2.不要用老化的橡皮條，檢查方法是用一個(gè)彈簧秤拉橡皮條，要反復(fù)做幾次使橡皮條拉伸到相同的長(zhǎng)度看彈簧秤讀數(shù)有無(wú)變化。 3.彈簧秤在使用前應(yīng)水平放置，然后檢查、校正零點(diǎn)。將兩彈簧秤互相勾著水平拉伸，選擇兩只讀數(shù)完全一致的彈簧秤使用。 4.在同一次實(shí)驗(yàn)

3、中，使橡皮條拉長(zhǎng)時(shí)結(jié)點(diǎn)O的位置一定要相同。 5.用兩只彈簧秤鉤住細(xì)繩套互成角度地拉橡皮條時(shí)，夾角不宜太大，也不宜太小，以60100之間為宜。 6.讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意使彈簧秤與木板平行，并使細(xì)繩套與彈簧秤的軸線在同一條直線上，避免彈簧秤的外殼與彈簧秤的限位孔之間有摩擦。讀數(shù)時(shí)眼睛要正視彈簧秤的刻度，在合力不超出量程及在橡皮條彈性 限度范圍內(nèi)的前提下，拉力的數(shù)值應(yīng)盡量大些。 7.細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些，便于確定力的方向，不要直接沿細(xì)繩套的方向畫直線，應(yīng)在細(xì)繩套末端用鉛筆畫一個(gè)點(diǎn)，取掉細(xì)繩套后，再將所標(biāo)點(diǎn)與O點(diǎn)連直線確定力的方向。 8.在同一次實(shí)驗(yàn)中，畫力的圖示所選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選取標(biāo)度，使所作力

4、的圖示稍大一些。 六、誤差分析 本實(shí)驗(yàn)的誤差主要來(lái)自以下五個(gè)方面： 1.用描點(diǎn)法記錄的拉力方向不夠準(zhǔn)確； 2.所作平行四邊形的對(duì)邊不嚴(yán)格平行； 3.拉橡皮條時(shí)，沒(méi)有做到橡皮條及兩細(xì)繩套平行于木板，使在紙上所描下的拉力方向并不是拉力的真實(shí)方向； 4.沒(méi)有校準(zhǔn)彈簧秤的零點(diǎn)，兩只彈簧秤的刻度不準(zhǔn)確； 5.彈簧的拉桿與限位孔有摩擦，使彈簧秤讀數(shù)并不能真實(shí)地表示細(xì)繩中拉力的大小。 彈簧秤的選取方法是：將兩只彈簧秤 調(diào)零后，互勾水平對(duì)拉，若兩只彈簧秤 在對(duì)拉的過(guò)程中，讀數(shù)相同，則可選用，若讀數(shù)不同，應(yīng)另?yè)Q，直到相同為止。彈簧秤不能在超出它的測(cè)量范圍的情況下使用。使用前要檢查指針是否指在零刻度線，否則應(yīng)校正

5、零位。讀數(shù)時(shí)應(yīng)正對(duì)、平視刻度。 【例1】某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)時(shí)，主要步驟是： A.在桌面上放一塊方木板，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(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別勾住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長(zhǎng)，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(gè)彈簧測(cè)力計(jì)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(cè)力計(jì)的拉力F1和F2的圖示， 并用平行四邊形定則求出合力F。 E.只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，通過(guò)細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長(zhǎng)，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示 數(shù)，記下細(xì)繩

6、的方向，按同一標(biāo)度作出這個(gè)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(hào)是_和_；(2)遺漏的內(nèi)容分別是 _和_。 據(jù)驗(yàn)證力的平行四邊形定則的操作規(guī)程可知，有重要遺漏的步驟的序號(hào)是C、E。在C中未記下兩條細(xì)繩的方向。E中未說(shuō)明是否把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到了同一位置O。C E記下兩條繩的方向把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O 【例2】在探究求合力的方法時(shí)，先將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端 系上帶有繩套的兩根細(xì)繩。實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要兩次拉伸橡皮條，一次是通過(guò)兩細(xì) 繩用兩個(gè)彈簧秤互成角度地拉橡皮條，另一次是用一個(gè)彈簧秤通過(guò)細(xì)繩拉橡 皮條。 (1)

7、實(shí)驗(yàn)對(duì)兩次拉伸橡皮條的要求中，下列哪些說(shuō)法正確的是_(填字母 代號(hào))。 A.將橡皮條拉伸相同長(zhǎng)度即可 B.將橡皮條沿相同方向拉到相同長(zhǎng)度 C.將彈簧秤都拉伸到相同刻度 D.將橡皮條和繩的結(jié)點(diǎn)拉到相同位置 (2)同學(xué)們?cè)诓僮鬟^(guò)程中有如下議論，其中對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有益的說(shuō)法是_ (填字母代號(hào))。 A.兩細(xì)繩必須等長(zhǎng) B.彈簧秤、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行 C.用兩彈簧秤同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)兩彈簧秤示數(shù)之差應(yīng)盡可能大 D.拉橡皮條的細(xì)繩要長(zhǎng)些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些 (1)實(shí)驗(yàn)對(duì)兩次拉伸橡皮條的要求是兩次拉伸橡皮條的作用效果要相同，故選項(xiàng)B、D正確。 (2)要減小實(shí)驗(yàn)誤差，彈簧秤、細(xì)繩、橡皮條都必須與木

8、板平行。用兩彈簧秤同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)，彈簧秤的示數(shù)之差適當(dāng)大些即可，拉橡皮條的細(xì)繩要長(zhǎng)些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些，故B、D正確。BD BD 1.在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中，需要將橡皮條的一 端固定在水平木板上，另一端系上兩根細(xì)繩(如圖2-5-2所 示)。實(shí)驗(yàn)中需用兩個(gè)彈簧秤分別鉤住繩套，并互成角度地 拉橡皮條。某同學(xué)認(rèn)為在此過(guò)程中必須注意以下幾項(xiàng)： A.兩根細(xì)繩必須等長(zhǎng) B.橡皮條應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同 一直線上 C.在使用彈簧秤時(shí)，要注意使彈簧秤 與木板平行 其中正確的是_。(填入相應(yīng)的 字母) C圖2-5-2 2.做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)，在水平放置的木板 上鋪一張白紙

9、，把橡皮條的一端固定在板的A點(diǎn)，橡皮條 的另一端拴上兩細(xì)繩套，如圖2-5-3所示，兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì) 分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條使之伸長(zhǎng)，到達(dá)某 一位置O時(shí)需記下_、 _，描下_，再 用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)鉤住細(xì)繩套把橡皮條 拉長(zhǎng)，使結(jié)點(diǎn)到達(dá)位置_，再記下 _。彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)和細(xì)繩的方向兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)兩細(xì)繩的方向O結(jié)點(diǎn)位置O圖2-5-3 1.某同學(xué)在家中嘗試驗(yàn)證平行四邊形定則，他找到三條相同的橡皮筋(遵循 胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、鉛筆、細(xì)繩、白紙、釘 子，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個(gè)釘子A、 B上，另一端與第三條橡皮筋連接，結(jié)點(diǎn)為O，將第三條橡皮

10、筋的另一端 通過(guò)細(xì)繩掛一重物，如圖2-5-4所示。 (1)為完成該實(shí)驗(yàn)，下述操作中必需的是_。 a.測(cè)量細(xì)繩的長(zhǎng)度 b.測(cè)量橡皮筋的原長(zhǎng) c.測(cè)量懸掛重物后橡皮筋的長(zhǎng)度 d.記錄懸掛重物后結(jié)點(diǎn)O的位置 (2)釘子位置固定，欲利用現(xiàn)有器材，改變條件再次 驗(yàn)證，可采用的方法是_。圖2-5-4bcd更換不同的小重物 2.某同學(xué)用如圖2-5-5所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”。 彈簧測(cè)力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P，下端用細(xì)線掛一重物M。彈簧測(cè)力計(jì)B 的一端用細(xì)線系于O點(diǎn)，手持另一端向左拉，使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置。 分別讀出彈簧測(cè)力計(jì)A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄 O點(diǎn)的位置和拉線的方向。 (

11、1)本實(shí)驗(yàn)用的彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的單位為N，圖中A的示數(shù)為_(kāi)N。 (2)下列不必要的實(shí)驗(yàn)要求是_。(請(qǐng)?zhí)顚戇x項(xiàng)前對(duì)應(yīng)的字母) A.應(yīng)測(cè)量重物M所受的重力 B.彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)在使用前校零 C.拉線方向應(yīng)與木板平面平行 D.改變拉力，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次都 要使O點(diǎn)靜止在同一位置 (3)某次實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì) A的指針稍稍超出量程，請(qǐng)您提出兩 個(gè)解決辦法。圖2-5-53.6D改變彈簧測(cè)力計(jì)B拉力的大小；減小重物M的質(zhì)量 3.李明同學(xué)在做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)時(shí)，利用坐標(biāo)紙記下了橡皮筋的 結(jié)點(diǎn)位置O點(diǎn)以及兩只彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小，如圖2-5-6所示。 (1)試在圖甲所示中作出無(wú)實(shí)驗(yàn)誤差情況

12、下F1和F2的合力圖示，并用F表示此力。 (2)有關(guān)此實(shí)驗(yàn)，下列敘述正確的是_。 A.兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力可以同時(shí)比橡皮筋 的拉力大 B.橡皮筋的拉力是合力，兩彈簧測(cè)力計(jì)的 拉力是分力 C.兩次拉橡皮筋時(shí)，需將橡皮筋結(jié)點(diǎn)拉到 同一位置O。這樣做的目的是保證兩次 彈簧測(cè)力計(jì)拉力的效果相同 D.若只增大某一只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力大小而要保證橡皮筋結(jié)點(diǎn)位置不變，只 需調(diào)整另一只彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小即可 (3)圖乙所示是李明和張華兩位同學(xué)在做以上實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的結(jié)果，其中哪一個(gè)實(shí) 驗(yàn)比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)?(力F 是用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)的圖示) 答:_ (4)在以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的一位同學(xué)中，造成誤差的主要

13、原因是(至 少寫出兩種情況) 答:_ _ 。圖2-5-6AC張華做的符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)F2的大小比真實(shí)值偏小且方向比真實(shí)方向偏左。作圖時(shí)兩虛線分別與F1線和F2線不嚴(yán)格平行。 4.在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中，不用彈簧測(cè)力計(jì)，只用三根 相同的橡皮條、四個(gè)圖釘、直尺、鉛筆、三張白紙、平木板就可以驗(yàn) 證力的平行四邊形定則，請(qǐng)敘述實(shí)驗(yàn)步驟和方法。 其步驟和方法如下： (1)將三根橡皮條的一端拴在同一個(gè)圖釘O上，將這三根橡皮條的另一端分別再拴一個(gè)圖釘A、B、C，注意此時(shí)四個(gè)圖釘均未固定在平木板上； (2)用刻度尺測(cè)出橡皮條的自由長(zhǎng)度l0(保持三根橡皮條的l0相同)，注意從釘腳測(cè)起； (3)將拴有橡皮條的圖釘A、B適當(dāng)分開(kāi)釘在木板上，拉第三根橡皮條，使三根橡皮條互成角度拉伸，待結(jié)點(diǎn)處的圖釘O靜止時(shí)，釘下C圖釘，并記錄圖釘O、A、B、C的位置； (4)測(cè)出這三根橡皮條的長(zhǎng)度l 1、l2、l3，分別算出它們的伸長(zhǎng)量x1=l1-l0，x2=l2-l0，x3=l3-l0； (5)將x1、x2、x3按一定比例用圖示表示出來(lái)，以x1、x2為鄰邊作平行四邊形，求出其對(duì)角線OC ，比較OC與x3的長(zhǎng)度，若兩者長(zhǎng)度相等，且在一條直線上，則達(dá)到了目的，若OC與OC有一微小夾角，則有誤差(如圖所示)。