实 验 三 验证力的平行四边形定则
一、实验目的
1．验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则。 2．学会用作图法处理实验数据和得出实验结论。 二、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(几个)、铅笔。
突破点(一) 实验原理与操作
[典例1] 某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，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。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
(1)如果没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________。
(2)本实验采用的科学方法是________。 A．理想实验法 C．控制变量法
(3)实验时，主要的步骤是：
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
B．等效替代法 D．建立物理模型法
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______________________。 [答案] (1)F′ (2)B
(3)①C E ②记下两条细绳的方向 把橡皮条的结点拉到同一位置
[由题引知·要点谨记]
1.实验原理的理解[对应第1
2题]
1用一个弹簧测力计拉橡皮条时，拉力F′的方向一定沿AO方向。
2因存在误差读数误差、作图误差等，由平行四边形定则作出的合力不一定沿
AO方向。
3本实验中一个弹簧测力计的作用效果与两个弹簧测力计的共同作用效果相同，具有等效替代关系。
2.实验操作步骤[对应第3
题]
1两次拉橡皮条时结点O完全重合，以保证力F1、F2的合力与F′的作用效果相同。 2实验过程中要同时记录弹簧测力计的示数及拉力方向。
[集训冲关]
1．(多选)(2017·岳阳月考)在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学认为实验过程中必须注意以下几项，其中正确的是( )
A．两根细绳必须等长
B．橡皮条应与两细绳夹角的平分线在同一直线上 C．读数时视线要正对弹簧测力计的刻度 D．两拉力之间的夹角不能太小，也不能太大
解析：选CD 为减小实验过程中的偶然误差，就要设法减小读数误差，两个分力的大小不一定要相等，绳子的长短对分力大小和方向无影响，A、B错误；读数时视线正对弹簧测力计的刻度能减小偶然误差，C正确；两个拉力的夹角过大，合力会过小，测量时相对误
差大，夹角太小会导致作图困难，也会增大偶然误差，D正确。
2.(2015·安徽高考)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，两个细绳套系在橡皮条的另一端。用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图所示。请将以下的实验操作和处理补充完整：
①用铅笔描下结点位置，记为O；
②记录两个弹簧测力计的示数F1和F2，沿每条细绳(套)的方向用铅笔分别描出几个点，用刻度尺把相应的点连成线；
③只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O，记录测力计的示数
F3，_______________________________________________________________________；
④按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F3； ⑤根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F；
⑥比较________的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应的改进后再次进行实验。
解析：③用铅笔描出绳上的几个点，用刻度尺把这些点连成直线(画拉力的方向)，目的是得到同两分力产生相同效果的这个力的方向。
⑥F与F3作比较，即比较用平行四边形作出的合力和产生相同效果的实际的力是否一致，即可验证力的平行四边形定则的正确性。
答案：③沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把这些点连成直线 ⑥F与F3
突破点(二) 数据处理与误差分析
[典例2] 在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮条、细绳套和一只弹簧测力计。
(1)为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如下表：
弹力F(N) 伸长量x(10 m) 请在图中画出图像，并求得该弹簧的劲度系数k＝______ N/m。
－2
(2)某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图所示，其读数为________ N; 同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为 N，请在虚线框内画出这两个共点力的合力F合的图示。
(3)由画出的图示得到F合＝________ N。
(4)某次实验中甲、乙两位同学得到的结果如图所示，其中______同学的实验结果比较符合实验事实(力F′是用一只弹簧测力计拉橡皮条时拉力的图示)。
(5)在以上实验结果比较符合实验事实的一位同学的实验中，造成误差的主要原因是：(至少写出两种情况)
答：____________________________________________________________________。
[由题引知·要点谨记]
1.图像法处理数据[对应第1题] 1用作图法处理实验数据时，要注意F轴和x轴的标度选择。 2连线时要遵循连线原则。 ΔF3利用k＝求弹簧的劲度系数时，两点的坐标应尽量远些。 Δx 2.弹簧测力计的读数方法[对应第2题] 1注意弹簧测力计的最小格为 N。
