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实验三 验证力的平行四边形定则
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实验目的
(1)验证力的合成的平行四边形定则．(2)理解等效替代思想的应用．
实验原理
1 ′互成角度的两个力F、F与另外一个力F产生相同的效果，看F、F
1 ′
2 1 2
则求出的合力F与F′在实验误差允许范围内是否相等．
实验器材
方木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳套(两个)、弹簧测力计(两只)、三角板、刻度尺、铅笔．
实验步骤
用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上．
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．
用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置O，如图所示，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的方向．
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．
改变两弹簧测力计拉力的大小和方向，再重做两次实验．
数据处理
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测力计的拉力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．
用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出实验步骤(4)中弹簧测力计的拉力F′
的图示．
比较F与F′是否完全重合或几乎完全重合，从而验证平行四边形定则．
注意事项
同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：将两只弹簧测力计调零后互钩对拉，读数相同．
在同一次实验中，使橡皮条拉长时，结点O位置一定要相同．
用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大也不宜太小，在60°～100°之间为宜．
实验时弹簧测力计应与木板平行，读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度，在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下，拉力的数值尽量大些．
细绳套应适当长一些，便于确定力的方向．不要直接沿细绳套的方向画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个点，去掉细绳套后，再将所标点与O点连接，即可确定力的方向．
在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些．
误差分析
(1)弹簧测力计本身的误差．(2)读数误差和作图误差．
(3)两分力F1、F2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．
对原理和操作的考查
(2015·高考山东卷)某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则．实验步骤：
①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向．
②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为O、O，记录弹簧秤的示数F，
1 2
1 2测量并记录O、O间的距离(即橡皮筋的长度l)．每次将弹簧秤示数改变0.50N，测出所对应的l
1 2
F/N
0
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
l/cm
l
0
10.97
12.02
13.00
13.98
15.05
③找出②中F＝2.50N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O′，橡皮筋的拉力记为FOO′.
④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示．用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为FOA，OB段的拉力记为FOB.
甲 乙
完成下列作图和填空：
0利用表中数据在坐标纸丙上画出F－l图线，根据图线求得l＝ cm.(2)测得OA＝6.00cm，OB＝7.60cm，则FOA的大小为 N.
0
在图丁中根据给出的标度，作出FOA和FOB的合力F′的图示．
通过比较F′与 的大小和方向，即可得出实验结论．
[解析] (1)如答案图甲所示，由图象知图线与横轴交点横坐标即弹簧原长，故l0＝10.0
cm.
由图象知橡皮筋的劲度系数k＝50.0N/m，OA、OB的长度之和是13.60cm，原长10cm，
则形变量Δx＝3.60cm，所以弹力T＝kΔx＝1.80N.(3)合力F′的图示如答案图乙所示．
(4)橡皮筋搭在秤钩上拉至O点和把橡皮筋挂在秤钩上拉至O点效果相同，F′应与FOO′
比较．
[答案] (1)如下图甲所示 10.0(9.8、9.9、10.1均正确) (2)1.80(1.70～1.90均正确) (3)
如图乙所示 (4)FOO′
1．(2015·高考安徽卷)在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在板上一点，两个细绳套系