2021年高考物理复习第2章 实验　验证力的平行四边形定则

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2021年高考物理复习第2章 实验　验证力的平行四边形定则

高中物理实验“验证力的平行四边形定则”的实验结论是什么？

验证力的平行四边形定则，主要步骤

验证力的平行四边形定则

一、2021年高考物理复习第2章 实验　验证力的平行四边形定则

一、高中物理实验“验证力的平行四边形定则”的实验结论是什么？

实验结论是验证了平行四边形定则，
平行四边形定则,是指两个力合成时,以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向,这就叫做矢量的平行四边形定则。

二、验证力的平行四边形定则，主要步骤

【实验目的】
验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则。
【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同一点，所以力 F′就是这两个力F1和F2的合力，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，则说明互成角度两个力合成时遵循平行四边形定则。
【实验器材】
方木板一块、白纸、弹簧测力计（两只）、橡皮条、细绳套（两个）、三角板、刻度尺、图钉（几个）、细芯铅笔。【实验步骤】
⒈用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。并用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细

绳套。
⒉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1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。
⒊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套的方向。
⒋用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直线，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。
⒌用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出只用一只弹簧测力计的拉力F′的图示.
⒍比较一下，力F′与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向是否相同。
（白纸钉在木板处，两秤同拉有角度，读数画线选标度，再用一秤拉同处，作出力的矢量图.）
交流与思考
每次实验都必须保证结点的位置保持不变，这体现了怎样的物理思想方法？若两次橡皮条的伸长长度相同，能否验证平行四边形定则？
【注意事项】
⒈不要直接以橡皮条端点为结点，可拴一短细绳连两细绳套，以三绳交点为结点，应使结点小些，以便准确地记录结点O的位置。
⒉使用弹簧秤前，应先调节零刻度，将两弹簧测力计互相勾着水平拉伸，选择两只读数相同的使用使用时不超过量程，拉弹簧秤时，应使弹簧秤与木板平行。
⒊在同一次实验中，橡皮条伸长时的结点位置要相同。
⒋被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致，拉动时弹簧不可与外壳相碰或摩擦。
⒌读数时应正对、平视刻度。
⒍两拉力F1和F2夹角不宜过小，作力的图示，标度要一致。
交流与思考如何设计实验探究两力合力随角度的变化规律？如何观察合力的变化规律？
保持两力的大小不变，改变两力之间的夹角，使两力的合力发生变化，可以通过观察结点的位置变化，判断合力大小的变化情况，结点离固定点越远，说明两力的合力越大。
【误差分析】　
⒈用两个测力计拉橡皮条时，橡皮条、细绳和测力计不在同一个平面内，这样两个测力计的水平分力的实际合力比由作图法得到的合力小。
⒉结点O的位置和两个测力计的方向画得不准，造成作图的误差。
⒊两个分力的起始夹角α太大，如大于120°，再重做两次实验，为保证结点O位置不变（即保证合力不变），则α变化范围不大，因而测力计示数变化不显著，读数误差大。
⒋作图比例不恰当造成作图误差.。
交流与思考实验时由作图法得到的合力F和单个测力计测量的实际合力F′忘记标注而造成错乱，如何加以区分?
由弹簧测力计测量合力时必须使橡皮条伸直，所以与AO共线的合力表示由单个测力计测量得到的实际合力F′，不共线的合力表示由作图法得到的合力F。

三、验证力的平行四边形定则

实验目的：验证互成角度的两个共点力合成的平行四边形定则。
实验器材：方木板、白纸、弹簧测力计（两只）、三角板、刻度尺、图钉（若干）、铅笔、橡皮条、细绳套（两个）
实验原理：结点受三个共点力作用处于平衡状态，则F1、F2之合力必与F3平衡，改用一个拉力F’拉橡皮条仍使结点到达O点，则F’必与F1、F2的合力等效 ，与F3平衡，以F1、F2为邻边作平行四边形，求出合力F，比较F与F’的大小和方向，以验证力的平行四边形定则。
实验步骤：
1 用图钉把白纸钉在放于水平桌面的方木板上把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套
2 用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置O，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两个绳套的方向
3 用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力F1、F2的图示，并以F1、F2为邻边做平行四边形，过O点画出平行四边形的对角线，即为合力F的图示
4 只用一只弹簧测力计钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同一位置O，记下弹簧读数F’和细绳的方向，用刻度尺从O点按选定的标度沿记录方向作出这只弹簧测力计的拉力F’的图示
5 比较力F’与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向，得出结论
6 改变两个力的夹角，重复实验两次

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