验证力的平行四边形定则是高中物理阶段比较重要的一个实验,实验虽然简单,但是需要注意的点却不少,我们在学习和复习的时候一定要注意这些,比较常考察的点。具体来看。
一、实验器材:
方木板一块,测力计两个,细绳两段,橡皮条一段,白纸,铅笔,刻度尺,量角器,图钉。这里我们需要注意的是,有的时候实验会将上面的部分器材替换掉进行考察,因此,我们需要把原理搞清楚,弄明白,才不至于因为器材的替换导致手足无措。
二、实验原理:
用一个力F`和两个力F1F2分别是同一条异端固定的橡皮条,伸长到某点,则它们的作用效果相同,所以一个力F`就是这两个力F1和F2的合力。这里我们要注意立F`其实就是实际中的合力。而理论中的合力F就是F1F2通过平行四边形法则做出来的F,比较实际中的合理和理论中,通过平行四边形法则做出来的合力的方向和大小是否相同,从而验证力的平行四边形法则。
如果大概小结一下的话,一是用实际中的合力把橡皮条伸长到某个点,并做出这个合力的图示,二是用实际中的两个分力把橡皮条伸长到同样的点,并作出这两个分力的图示,三是根据平行四边形法则,把实际中的两个分力做出合力,四是比较实际的合力和理论上的合力的大小和方向。
三、实验步骤:
1、把橡皮条的一端固定在板上的A点;
2、用两条细绳结在橡皮条的另一端,通过细绳用两个弹簧秤互成角度拉橡皮条,橡皮条伸长,使结点伸长到O点;
3、用铅笔记下O点的位置,画下两条细绳的方向,并记下两个测力计的读数;
4、在纸上按比例作出两个力F1、F2的图示,用平行四边形定则求出合力F;
5、只用一个测力计,通过细绳把橡皮条上的结点拉到同样的位置O点,记下测力计的读数和细绳的方向,按同样的比例作出这个力F′的图示,比较F′与用平行四边形定则求得的合力F,比较合力大小是否相等,方向是否相同;
6、改变F1和F2的夹角和大小,再做两次。
四、注意事项:
1.用弹簧秤测拉力时,应使拉力沿弹簧秤的轴线方向,橡皮条、弹簧秤和细绳套应位于与纸面平行的同一平面内。
2.同一次实验中,橡皮条拉长后的结点位置O必须保持不变。
3.为了减小实验中的误差,我们需要选取两个弹簧,并且让这两个弹簧相互对拉的时候,示数应完全相同。如果不相同,这就是由于实验器材造成的系统误差。
4.实验过程中,应保持分力的夹角,在60到100度之间,其他角度误差相对来说会比较大。
5.弹簧测力计使用过程中,应该使它与木板平面平行,并且在允许范围内的读数尽可能的大,读数的时候,眼睛尽可能的正视弹簧测力计,弹簧测力计使用的时候,应保持弹簧与弹簧测力计的外壳没有摩擦。而外壳与木板有没有摩擦无所谓,这一点大家要想明白
6.两个分力的方向采用两点确定一条直线的方法来做,误差会更小一些。
7.力的图示中的标度尽可能大一些,并且所有力的图示的标度要统一。
五、可能的出题点
1.如果只有一个弹簧测力计,也可以完成该实验。两条细绳,一条细绳和弹簧测力计相连,另一条细绳用手拉住,同时拉两条细绳使结点到达选取的位置。记住两条绳的方向和弹簧测力计的大小。将上述两条细绳互换,重复上述步骤,并且使两个力的方向还在第一次作图的方向上。合力,我们也可以用这个弹簧计重复前面的实验步骤。其他和以前相同。说白了,只有一个弹簧测力计的时候,需要用它测量三次。
2.用三个橡皮筋或者弹簧,记录原长,然后互成角度,将他们拉长,利用变形量与力的大小成正比,通过作图来验证平行四边形法则。
3.用力的传感器来测量力的大小,然后也是利用互成角度把橡皮筋拉长,通过作图来验证平行四边形法则。
说白了,他们就是在力的大小的测量上,采用不同的方法,最终都是用合力的理论值和实际值相比较来验证,平行四边形法则。