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(共25張PPT)
實驗三
驗證力的平行四邊形定則
1.實驗目的
(1)驗證互成角度的兩個共點力合成的平行四邊形定則.
(2)培養應用作圖法處理實驗數據和得出結論的能力.
2.實驗原理
3.實驗器材
木板、白紙、圖釘若干、橡皮條、細繩、彈簧測力計兩個、
三角板、刻度尺等.
互成角度的兩個力F1、F2與另外一個力F′產生相同的效果，看F1、F2用平行四邊形定則求出的合力F與F′在實驗誤差允許范圍內是否相同.
4.實驗步驟
(1)釘白紙：用圖釘把一張白紙釘在水平桌面上的木板上.
(2)定 O 點：用兩個彈簧測力計分別鉤住兩個細繩套，互成角
度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結點到達某一位置 O.如圖甲所示.
甲
乙
(3)求合力：用鉛筆描下結點的位置O和兩個細繩套的方向，并記錄彈簧測力計的讀數，利用刻度尺和三角板根據平行四邊形定則求出合力F.
(4)測合力：只用一個彈簧測力計，通過細繩套把橡皮條的結點拉到與前面相同的位置O，記下彈簧測力計的讀數F′和細繩的方向，如圖乙所示.
(5)比較：比較F′與用平行四邊形定則求得的合力F，看它們在實驗誤差允許的范圍內是否相同.
5.注意事項
(1)使用彈簧測力計前，要先觀察指針是否指在零刻度處，若
指針不在零刻度處，要調整指針使其指在零刻度處.再將兩只彈簧
測力計的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉，如果兩個示數相同方可
使用.
(2)實驗中的兩個細繩套不要太短.
(3)在同一次實驗中，使橡皮條拉長時結點的位置一定要相同.
(4)用兩只彈簧測力計鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時，夾角
不宜太大也不宜太小，在 60°～100°之間為宜.
(5)在用力拉彈簧測力計時，拉力應沿彈簧測力計的軸線方向.
彈簧測力計中彈簧軸線、橡皮條、細繩套應該位于與紙面平行的
同一平面內.要防止彈簧測力計卡殼，防止彈簧測力計或橡皮條與
紙面有摩擦.
(6)在同一實驗中，畫力的圖示選定的標度要相同，并且要恰
當選定標度，使力的圖示稍大一些.
6.誤差分析
(1)彈簧測力計調零不準確以及橡皮條老化造成誤差.
(2)讀數誤差、作圖誤差及其他操作不當造成的誤差.
考點 1 實驗原理與操作
【典題1】(2024 年廣東東莞期中)某同學在家利用身邊器材做
“探究兩個互成角度的力的合成規律”的實驗.他找了木板、白紙、
圖釘、橡皮筋、細繩套、一個彈簧測力計和一根彈簧.為完成實驗，
他進行了如下步驟的操作：
甲
乙
丙
丁
(1)先測量找來的那根彈簧的勁度系數.他通過實驗得到如圖
甲所示的彈力大小 F 與彈簧的伸長量 x 的關系圖像，由此圖像求
得該彈簧的勁度系數 k＝________N/m(結果保留兩位有效數字).
(2)將木板放在水平桌面上，再用圖釘把一張白紙釘在木板上，
將橡皮筋的一端用圖釘固定在白紙上的 A 點，另一端拴兩個細繩
套，分別被彈簧測力計和彈簧鉤住，將結點拉到某一合適位置.彈
簧測力計的指針位置如圖乙所示，其讀數為 F1＝________N；同
時利用上一問中的結果獲得彈簧上的彈力值 F2＝2.50 N，記下這
兩個力的大小及兩細繩套的方向，同時記下結點的位置 O.撤去彈
簧，只用彈簧測力計，把橡皮筋的結點拉到________，并記下此
時彈簧測力計的讀數為 F＝3.30 N，同時記下此細繩套的方向 OD，
如圖丙所示.
(3)該同學選擇合適的標度利用尺規作圖，畫出 F1、F2 與 F這
三個力的圖示，并把三個力的圖示的箭頭端用直虛線相連，如圖
丁所示，觀察構成的四邊形的特點.
(4)改變拉力 F1 和 F2 的大小及方向，多次重做上述實驗.該同
學歸納出：在兩個力合成時，以表示這兩個力的有向線段為鄰邊
作________，這兩個鄰邊之間的________就代表合力的大小和方
向.
(5)某次實驗中已知 OB 與 OC 的夾角略大于 90°，若保持
結點O 的位置及 OB 方向不變，而將彈簧 OC順時針緩慢轉動一
小角度，其他操作均正確，則________(填字母).
A.彈簧的長度可能先變長后變短
B.彈簧的長度可能先變短后變長
C.彈簧測力計的示數可能先減小后增大
D.彈簧測力計的示數一直增大
解析：(1)由圖甲，根據胡克定律可得該彈簧的勁度系數為
(2)圖乙彈簧測力計的分度值為 0.1 N，則讀數為 F1＝2.00 N，
為了保證力的作用效果相同，撤去彈簧，只用彈簧測力計，把橡
皮筋的結點拉到位置 O.(4)在兩個力合成時，以表示這兩個力的有
向線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個鄰邊之間的對角線就代表合
力的大小和方向.(5)某次實驗中已知 OB 與 OC 的夾角略大于 90°，
若保持結點 O 的位置及 OB 方向不變，而將彈簧 OC 順時針緩慢
轉動一小角度，如圖所示.
可知 FOC 與 FOB 都逐漸增大，彈簧的彈力逐漸增大，彈簧的
長度逐漸變長；彈簧測力計的示數一直增大.
答案：(1)60 (2)2.00 位置 O (4)平行四邊形　對角線
(5)D
考點 2 實驗數據處理與誤差分析
【典題2】(2023 年廣東佛山月考)某研究小組做“驗證力的平
行四邊形定則”實驗，將白紙固定在水平放置的木板上，橡皮筋
的 A 端用圖釘固定在木板上，B 端系上兩根帶有繩套的細繩.
(1)如圖甲所示，用兩個彈簧測力計通過細繩沿平行木板
的不同方向同時拉橡皮筋，將橡皮筋的 B 端拉至某點 O，描下
__________和____________，并記下兩個拉力的大小分別為 F1＝
______N 和 F2＝2.00 N.
(2)如圖乙，撤去(1)中的拉力，現只用一個彈簧測力計通過細
繩沿平行木板的方向拉橡皮筋，并再次將 B 端拉至 O 點.再次將 B
端拉至 O 點的目的是____________________________________；
記下細繩的方向，并讀出拉力的大小為 F＝2.20 N.
(3)如圖丙，某同學以 O 點為作用點，用圖示標度畫出了力 F
的圖示，請你畫出力 F1、F2 的圖示并按平行四邊形定則畫出它們
的合力 F合.
(4)比較 F合與 F 的關系，是否能夠驗證力的平行四邊形定則？
答案：(1)O 點位置 兩細繩的方向 1.80
(2)使該拉力單獨作用跟 F1、F2 同作用效果相同
(3)如圖所示.
(4)在誤差允許的范圍內，F合與 F 的大小相等、方向近似相同，
能夠驗證力的平行四邊形定則.
1.對實驗原理的理解、實驗方法的遷移.
甲
乙
2.實驗器材的改進.
(1)橡皮筋
(2)鉤碼
彈簧測力計
彈簧測力計
【典題3】(2024 年廣東廣州二模)如圖甲，用量程為 5 N 的彈
簧測力計，測量一個超出其量程的物體的重力：
甲
乙
(1)將表面印有等距圓環的白紙固定在豎直放置的木板上.
(2)三根細線分別與彈簧測力計一端、一個圖釘、待測重物相
連，彈簧測力計的另一端固定，通過改變圖釘在木板的位置調節
細線 OB，使細線的結點 O 與圓環的圓心位置重合.
(3)標出 OA、OB、OC 的拉力方向，記錄彈簧測力計的讀數
__________N.
(4)①根據共點力平衡條件和平行四邊形定則，用“力的圖
示”在圖乙中作出 OA、OB 拉力的合力；
②由作圖結果可得重物的重力為_____N(結果保留一位小數).
答案：(3)3.00　(4)①如圖所示　②7.0

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