探究合力与分力之间的关系

《探究合力与分力之间的关系》

一、实验目的

1．会用弹簧秤和细线测出力的大小和方向．

2．验证互成角度的两个共点力的合成，遵从平行四边形定则(或《探究合力与分力之间的关系》)

二、实验原理

此实验是要用互成角度的两个力与一个力产生相同的效果(即：使橡皮条在某一方向伸长一定的长度)，看其用平行四边形定则求出的合力与这一个力是否在实验误差允许范围内相等．如果在实验误差允许范围内相等，就验证了力的平行四边形定则．

三、实验器材

方木板一块，弹簧秤两个，白纸，橡皮条一段，细绳套两个，图钉(若干)，三角板，刻度尺，铅笔．

四、实验步骤

（1）在桌面上平放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上。

（2）用图钉把橡皮条的一端固定在木板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套。

（3）用两个弹簧秤分别勾住绳子套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O（如图）。

（4）用铅笔记下O点的位置和两条细绳的方向，读出两个弹簧秤的示数。

（5）用铅笔和刻度尺在白纸上从O点沿着两条细绳的方向画直线，按着一定的标度作出两个力F1和F2的图示。用平行四边形定则求出合力F。

（6）只用一个弹簧秤，通过细绳把橡皮条的结点拉到同样的位置O。读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示。

（7）比较力F′与用平行四边形定则求得的合力F的大小和方向，看它们是否相等。

（8）改变两个分力的大小和夹角，再做两次实验。

从实验结果可以得到什么结论？

五、注意事项

①检查弹簧秤的指针是否在零刻度上；

②使橡皮条、细绳所在的平面与木板面平行；

③尽可能不让弹簧秤的弹簧、指针、拉杆与刻度板或限位卡发生摩擦；

④描绘结点的位置和细线的方向应力求准确。可以将细线按在白纸上，用铅笔尖沿线描出两个距离较大的点，再用直尺把点连成线。

⑤两细绳的方向夹角θ的大小要适中（可取在00<θ<1200）

检测题：

1、在做“验证力的平行四边形定则”实验时，

(1)除已有的器材(方木板、白纸、弹簧秤、细绳套、刻度尺、图钉和铅笔)外，还必须有__________和__________．

(2) 在“验证力的平行四边形定则”中,采取下列哪些方法和步骤可减小实验误差 （ ）

A.两个分力F1、F2间的夹角要适当大些 B.两个分力F1、F2的大小要适当大些

C.拉橡皮条的细绳要稍长一些 D.实验前先把两个弹簧秤的钩子互相钩住,平放在桌子上,向相反方向拉动,检查读数是否相同

(3)在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学的实验结果如图所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳结点的位置．图中__________是力F1与F2的合力的理论值；________是力F1与F2的合力的实验值．通过把__________和__________进行比较，验证平行四边形定则．

2、某同学做“验证力的平行四边形定则”实验时，主要步骤是：

A．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；

B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；

C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O.记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；

D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；

E．只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示；

F．比较F′和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论．

上述步骤中：(1)有重要遗漏的步骤的序号是__________和__________；

(2)遗漏的内容分别是_____________________和_________________________________．

【当堂训练】

1、在做“互成角度的两个力的合成”实验时,橡 皮条的一端固定在木板上,用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点,以下操作中错误的是 （ ）

A.同一次实验过程中,O点位置允许变动

B.实验中,弹簧秤必须与木板平行,读数时视线要正对弹簧秤刻度

C.实验中,先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程,然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向,把橡皮条另一端拉到O点

D.实验中,把橡皮条的另一端拉到O点时,两弹簧秤之间夹角应取90°,便于算出合力的大小

2、下列说法中，哪些是正确的　　　　 [　　　 ]

A．如果实验中作出的F和F'的图示不完全重合，则证明共点力合成的平行四边形法则是不正确的；

B．若实验中作出的F和F'的图示在误差范围内基本上重合，则可验证了共点力合成的平行四边形法则；

C．若F1和F2的方向不变而大小都增加1牛顿，则其合力方向不变，大小也增加1牛顿；

D．若橡皮条对结点的拉力是F3，则F1、F2和F3是三个平衡的共点力。

3、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下图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳.

(1)图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示,下列说法中正确的是 （ ）

A.图乙中的F是力F1和F2合力的理论值,F′是力F1和 F2合力的实际测量值

B.图乙的F′是力F1和F2合力的理论值,F是力F1和 F2合力的实际测量值

C.在实验中,如果将细绳也换成橡皮条,那么对实验结果没有影响

D.在实验中,如果将细绳也换成橡皮条,那么对实验结果有影响 （2）实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法是正确的（ ）．

A．将橡皮条拉伸相同长度即可

B．将橡皮条沿相同方向拉到相同长度

C．将弹簧秤都拉伸到相同刻度

D．将橡皮条和绳的结点拉到相同位置

（3）同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益

的说法是（ ）

A．实验前先把两个弹簧秤的钩子互相钩住,平放在桌子上,向相反方向拉动,检查读数是否相同

B．弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行

C．用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大

D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些

(4)本实验采用的科学方法是______(填字母代号)

A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.建立物理模型法

（5）某学生有如下操作步骤，试按合理的顺序将步骤序号填在下面的线上：_______________________．

A．只用一个弹簧秤，通过细绳套把橡皮条结点拉到O点，记下弹簧秤读数F和细绳方向

B．把橡皮条一端固定在木板上，在橡皮条另一端栓上两根细绳套（此端交点称为结点）

C．用两个弹簧秤通过两个互成角度的细绳套拉橡皮条，使之伸长到一定长度，在白纸上记下结点位置O，同时记下两个弹簧秤读数和两根细绳方向

D．把白纸钉在木板上；

E．改变的大小和方向，重作两次实验

F．用同一比例图示和F，作图求出和合力F'，比较F和F’得出实验结论

4、将橡皮筋的一端固定在A点,另一端拴上两根细绳,每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计.沿着两个不同的方向拉弹簧测力计.当橡皮筋的活动端拉到O点时,两根细绳相互垂直,如图2所示.这时弹簧测力计的读数可从图中读出. （只须读到0.1N）

(1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为______N和______N.

(2)在图3所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力.

5．如上右图所示，甲、乙两位同学在“验证力的平行四边形定则”的实验中所得到的实验结果，若用F表示两个分力F1、F2的合力，用F′表示F1和F2的等效力，则可以判断________(填“甲”或“乙”)同学的实验结果是符合事实的．

6、在“验证力的平行四边形定则”实验中，除了必要的器材外，只用一只弹簧测力计，能完成本实验吗？如果能，应如何操作？

7、在“验证力的平行四边形定则”的实验中，不用弹簧测力计，只用三根相同的橡皮条、四个图钉、直尺、铅笔、三张白纸、平木板就可以验证力的平行四边形定则，请叙述实验步骤和方法

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