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,相互作用,第 二 章,,,,實驗三 驗證力的平行四邊形定則,,,,,,欄目導航,,,,,,一、實驗流程,知識梳理 · 夯實基礎(chǔ),二、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O ①定位O點時要力求準確． ②同一次實驗中橡皮條拉長后的O點必須保持不變． (2)拉力 ①用彈簧測力計測拉力時要使拉力沿彈簧測力計軸線方向． ②應盡量使橡皮條、彈簧測力計和細繩套位于與紙面平行的同一平面內(nèi)． ③兩個分力F1、F2間的夾角θ不要太大或太?。?(3)作圖 ①在同一次實驗中，選定的標度要相同． ②嚴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 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)、兩細繩方向和結(jié)點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)和細繩方向)及“一注意”(結(jié)點O的位置必須在同一位置)等．,四、實驗改進 本實驗用一個彈簧測力計也可以完成實驗，具體操作如下： 1．把兩條細繩中的一條細繩與彈簧測力計連接，另一條細繩用手直接抓住，然后同時拉這兩條細繩，使結(jié)點至O點，記下兩條細繩的方向和彈簧測力計的示數(shù)F1. 2．放回橡皮條后，將彈簧測力計連接到另一細繩上，然后同時拉這兩條細繩，使結(jié)點至O點，并使兩條細繩位于記錄下來的方向上，讀出彈簧測力計的示數(shù)F2. 其他步驟與提供兩個彈簧測力計相同． 這種操作的優(yōu)點是能減小因兩個彈簧測力計的不同而帶來的誤差，但實驗過程麻煩．,考點1 實驗原理與操作 [例1](2018·江西南昌模擬)某同學用鉤碼和彈簧測力計做“驗證力的平行四邊形定則”實驗． (1)請將實驗內(nèi)容補充完整： 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繩套的細線．,核心考點 · 分層突破,B．其中一根細線掛上5個質(zhì)量相等的鉤碼(每個鉤碼質(zhì)量均為50 g)，使橡皮筋拉伸，如圖甲所示，記錄____________________________、結(jié)點的位置O和細線方向．,鉤碼的個數(shù)(細線上的拉力),1.5,B,解析 (1)由實驗原理可知本實驗利用等效替代法來驗證“力的平行四邊形定則”，圖甲中鉤碼的重力即合力大小，細線方向即合力方向，所以應記錄鉤碼的個數(shù)(細線上的拉力)、結(jié)點O的位置和細線方向，在用鉤碼和彈簧測力計一起拉橡皮筋時，一定要將橡皮筋與細線結(jié)點的位置與步驟B中結(jié)點的位置O重合，此時應記錄鉤碼個數(shù)、彈簧測力計示數(shù)及對應的細線方向，分析圖乙中結(jié)點的受力情況可得水平方向有4mgcos α＝Fcos β，代入數(shù)據(jù)得彈簧測力計的示數(shù)應為F＝3mg＝1.5 N. (2)由(1)知是等效替代法．,考點2 實驗數(shù)據(jù)處理 [例2](2017·全國卷Ⅲ)某探究小組做“驗證力的平行四邊形定則”實驗，將畫有坐標軸(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(位于圖示部分之外)，另一端P位于y軸上的A點時，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點拉至坐標原點O，此時拉力F的大小可由彈簧測力計讀出．彈簧測力計的示數(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；現(xiàn)使用兩個測力計同時拉橡皮筋，再次將P端拉至O點．此時觀察到兩個拉力分別沿圖甲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＝4.2 N和 F2＝5.6 N.,4.0,①用5 mm長度的線段表示1 N的力，以O(shè)為作用點，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；,②F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驗所允許的誤差范圍之內(nèi)，則該實驗驗證了力的平行四邊形定則．,4.0,0.05,答案 (2)①F1、F2和F合如圖所示,考點3 實驗創(chuàng)新方案 1．將水平面內(nèi)改為在豎直平面內(nèi)做實驗，拉橡皮筋改為懸掛重物，可避免橡皮筋彈性變化帶來的誤差． 2．彈簧測力計用力傳感器取代，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)一同學用電子秤、水壺、細線、墻釘和貼在墻上的白紙等物品，在家中驗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_______時電子秤的示數(shù)F. (2)如圖乙，將三細線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．水平拉開細線L1，在白紙上記下結(jié)點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的方向拉開細線L2，使______________和三根細線的方向與(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證．,靜止,三細線的方向,結(jié)點O的位置,F和F′在誤差允許的范圍內(nèi)重合,解析 (1)要測量裝滿水的水壺的重力，則記下水壺靜止時電子秤的示數(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O的位置的同時也要記錄三細線的方向以及電子秤的示數(shù)F1. (3)已經(jīng)記錄了一個分力的大小，還要記錄另一個分力的大小，則結(jié)點O的位置不能變化，力的方向也都不能變化，所以應使結(jié)點O的位置和三根細線的方向與(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證．,