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验证力的平行四边形定则讲义.doc

验证力的平行四边形定则讲义

小可纯爷们
2019-05-10 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《验证力的平行四边形定则讲义doc》,可适用于高中教育领域

实验三 验证力的平行四边形定则一、实验目的会使用弹簧测力计测出力的大小和方向验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则培养学生应用作图法处理实验数据和得出结论的能力。二、实验原理等效法:如果两个互成角度的共点力F、F的作用橡皮条的结点上与只用一个力F′作用橡皮条的结点上所产生效果相同(橡皮条在相同方向上伸长相同长度)那么F′就是F和F的合力。作出力F′的图示如图实--所示平行四边定则:根据平行四边形定则作出力F和F的合力F的图示验证:比较F和F′的大小和方向是否相同若在误差允许的范围内相同则验证了力的平行四边形定则三、实验器材方木板、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉若干、细芯铅笔四、实验步骤.用图钉把白纸钉在放于水平桌面的方木板上.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.用两只弹簧秤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如图标记记录两弹簧秤的读数用铅笔描下O点的位置及此时两个细绳套的方向.用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线按选定的标度作出这两只弹簧秤的读数F和F的图示并以F和F为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形过O点画平行四边形的对角线此对角线即为合力F的图示.只用一只弹簧秤钩住细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O记下弹簧秤的读数F′和细绳的方向用刻度尺从O点按选定的标度沿记录的方向作出这只弹簧秤的拉力F′的图示.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.改变两个力F与F的大小和夹角重复实验两次五、数据处理与实验结论.根据拉力F、F、F′的大小设定标度。.在白纸上按标度作出两个弹簧测力计的拉力F和F的图示利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F按同样的标度用刻度尺从O点起作出一个弹簧测力计的拉力F′的图示.比较F′与利用平行四边形定则求出的合力F在实验误差允许范围内是否相等.实验结论:如果在实验误差允许范围内每次表示F′与F的有向线段重合则验证“力的平行四边形定则”是正确的六、误差分析弹簧测力计本身的误差读数误差和作图误差两分力F、F间的夹角θ越大用平行四边形定则作图得出的合力F的误差ΔF也越大七、注意事项实验时弹簧秤必须保持与木板平行且拉力应沿轴线方向以减小实验误差测量前应首先检查弹簧秤的零点是否准确,注意使用中不要超过其弹性限度,弹簧秤的读数应估读到其最小刻度的下一位弹簧秤的指针,拉杆都不要与刻度板和刻度板末端的限位卡发生摩擦在满足合力不超过弹簧秤量程及橡皮条形变不超过其弹性限度的条件下,应使拉力尽量大一些,以减小误差画力的图示时,应选定恰当的标度,尽量使图画得大一些,但也不要太大而画出纸外,要严格按力的图示要求和几何作图法作图在同一次实验中,橡皮条拉长的结点O位置一定要相同由作图法得到的F和实验测量得到的F′不可能完全符合,但在误差允许范围内可认为是F和F′符合即可效能训练下面列出的措施中哪些是有利于改进本节实验结果的(  )A橡皮条弹性要好拉到O点时拉力适当大些B两个分力F和F间的夹角要尽量大些C拉橡皮条时橡皮条、细绳和弹簧测力计平行贴近木板面D拉橡皮条的绳要细而且要稍长一些解析:拉力“适当”大些能减少误差而夹角“尽量”大些则使作图误差变大橡皮条等“贴近”木板目的是使拉线水平绳细稍长便于确定力的方向性答案:ACD在“验证力的平行四边形定则”的实验中为了减小实验误差应注意(  )A描点、作图时的铅笔应尖一些图的比例适当大一些  B拉橡皮条的细绳适当长一些C在用两个弹簧测力计拉时两细绳间的夹角尽量大些D在用两个弹簧测力计拉时两个弹簧测力计的示数适当大些解析:作图时比例大些使弹簧测力计的示数大些可以减小相对误差拉橡皮条的细绳长些可使记录绳方向的点与结点O的距离大些减小连线时的误差因此A、B、D选项所述都能起到减小相对误差的作用在实验中两个分力F、F的夹角θ越大用平行四边形作图时得出的合力F的误差也越大所以在实验中不能把角θ取得太大  答案:ABD在“互成角度的两个力的合成”实验中橡皮条的一端固定在A点另一端被两个弹簧秤拉到O点如图甲所示两弹簧秤读数分别为F和F细绳方向分别与OA直线延长线的夹角为α和α如图乙所示以下说法中正确的是(   )AO点位置不变合力不变B用平行四边形定则求得的合力F一定沿OA直线方向C若不改变O和αF增大F必减小D合力必大于F或F答案:A李明同学在做“互成角度的两个力的合成”实验时利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两只弹簧秤拉力的大小如图(a)所示()试在图(a)中作出无实验误差情况下F和F的合力图示并用F表示此力()有关此实验下列叙述正确的是A两弹簧秤的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大B橡皮筋的拉力是合力两弹簧秤的拉力是分力C两次拉橡皮筋时需将橡皮筋结点拉到同一位置O这样做的目的是保证两次弹簧秤拉力的效果相同D若只增大某一只弹簧秤的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变只需调整一只弹簧秤拉力的大小即可()图(b)所示是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果,其中哪一个实验比较符合实验事实?(力F′是用一只弹簧秤拉时的图示)答:()在以上比较符合实验事实的一位同学中造成误差的主要原因是:(至少写出两种情况)答:答案:()()AC()张华做的符合实验事实()、F的方向比真实方向偏左、F的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左、作图时两条虚线不分别与F线和F线平行在“验证力的平行四边形定则”的实验中某同学的实验情况如图甲所示其中A为固定橡皮筋的图钉O为橡皮筋与细绳的结点OB和OC为细绳图乙是在白纸上根据实验结果画出的图()图乙中的是力F和F的合力的理论值是力F和F的合力的实际测量值()在实验中如果将细绳也换成橡皮筋那么实验结果是否会发生变化?答:(选填“变”或“不变”)解析:()F和F的合力从理论上讲应该是F因为它们的合力从效果上讲就是使结点到达O点位置而用一个弹簧秤拉的效果也是使结点到达O点位置所以F和F的合力方向从理论上应该与AO在同一直线上但在实验时F和F的大小和方向有误差所以F′是F和F的测量值()若将细绳换成橡皮筋实验结果不会发生变化在实验时只要每次把结点拉到O点位置效果是一样的答案:()F  F′()不变如图所示在共点力合成的实验中橡皮筋一端固定于P点另一端连接两个弹簧秤使这端拉至O点现使F大小不变地沿顺时针转过某一角度相应地使F的大小及图中β角发生变化则相应的变化可能是(  )AF一定增大     BF也可能减小CF若增大β角一定减小  DF若增大β角可能增大解析:O点位置不变说明F,F合力不变以O点为圆心以F为半径做圆:矢量三角形关系由图可看出β角先增大后减小而F一直增大当F与F垂直时β角最大答案:AD

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