实验 验证力的平行四边形定则

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1、黄宏发第6页2021-8-14实验验证力的平行四边形定则1.基本测量工具和测量数据①基本测量工具及其使用①弹簧秤测两个分力的大小和等效合力的大小②量角器测量由平行四边形定则作图得到的合力F与用一个弹簧秤直接拉出的合力F′的夹角θ③刻度尺（或者绘图三角板）则是作力的方向时画线和用一定比例长度表示力的大小使用弹簧秤应注意：①使用前要先调到零点，再用标准砝码检查示值是否准确，如不准，可以旋转卡在弹簧圈的三角形钢片来改变弹簧的工作圈数，对于示值偏大的，应把三角片向上拧几圈，减少弹簧的工作圈数，增大劲度系数；对于示值偏小的则采取相反措施。②使用时弹簧

2、的伸长方向和所测拉力方向要一致。③弹簧、指针、拉杆都不要与刻度板和刻度板末端的限位卡发生磨擦。（2）测量数据的有效数字。①J2104型测力计，其刻度是“0-5牛”，分度值0.1牛，在任意点的示值误差都不大于0.05牛，因此测量数据的有效数字末位就在精度的同一位，只准确到0.1牛即可，若无估读，则在百分位上补“0”表示测量的准确度。在实际应用中，还存在分度值为0.2牛的条形测力计，使用估读时可以将每1分度分为2等分，若指针超过1等分即超过半格就算1个分度值0.2牛，小于1等分即未超过半格就舍去，这样的示值误差也不大于0.05牛，测量数据的有效

3、数字末位就在精度的同一位，若无估读仍不需在百分位补“0”。②量角器的测量角度值准确到1°即可，由实验经验得知：在两个分力都不小于2牛、分力夹角不大于90°的条件下，用作图得到的合力F跟实测结果F′比较，在方向上相差一般不超过5°，无估读时在有效数字末位补“0”2．实验条例与点拨[实验目的]验证平行四边形定则[实验器材]①方木板一块②测力计两个③细绳两段④橡皮条一段⑤白纸⑥铅笔⑦刻度尺⑧量角器⑨图钉6黄宏发第6页2021-8-14点拨：测力计可以只用一个，分别测出两个分力，虽然操作较麻烦，但可避免两个测力计的不一致性带来的误差。[实验原理]利

4、用测力计测力作矢量图验证力的平行四边形定则。[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（如图2-1）点拨：经验得知两个分力F1、F2间夹角θ越大，用平行四边形作图得出的合力F的误差也越大，所以实验中不要把θ角取得太大，一般不大于90°为最佳。橡皮条、细绳、测力计应在同一平面内，测力计的挂钩应避免与纸面磨擦。（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。点拨：拉橡皮条的细线要长些，标记每条细线方向的方定是使视

5、线通过细线垂直于纸面，在细线下面的纸上用铅笔点出两个定点的位置，并使这两个点的距离要尽量远些。（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。点拨：作图要用尖铅笔，图的比例要尽量大些，要用严格的几何方定作出平行四边形，图旁要画出表示力的比例线段，且注明每个力的大小和方向。（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

6、。点拨：改变分力大小和夹角再做两次时，每次都把橡皮条的结点拉到O点，为了直观地看出分力可能大于合力，可以使其中一次两个分力的夹角大于120°。[实验记录]项目分力F1分力F26黄宏发第6页2021-8-14　次数（牛）（牛）用平行四边形定则作图量出合力F用一个测力计直接测出F1、F2的合力F′F′与F的夹角θ（度）12.0　　　　2　　　　　3　　　　　点拨（1）：实验中根据记录两个分力F1、F2的夹角a和对应的一个弹簧秤测出的实际合力F′描点作图象，如图2-2所示，则由图象可求出这个弹簧秤的实际拉力的值域和对应分力的值域。对（甲）图，由

7、

8、F1-F2

9、=2牛，F1+F2=10牛，得F′∈[2牛，10牛]F1（或F2）∈[4牛，6牛]；对（乙）图由

10、F1-F2

11、=2，F+F22=102得F′∈[2牛，14牛]，F1（或F2）∈[6牛，8牛]。点拨（2）：互成角度两个力的合力的变化，看橡皮条结点O的位置变化，而在每次实验中橡皮条结点的位置是不能改变的。点拨（3）：综上所述，本实验误差主要来源有：①用两个测力计拉橡皮条时，橡皮条、细绳和测力计不在同一个平面内，这样两个测力计的水平分力的实际合力比由作图法得到的合力小。②结点O的位置和两个测力计的方向画得不准，造成作图的误差。③两个分

12、力的起始夹角a太大，如大于120°，再重做两次实验，为保证结点O位置不变（即保证合力不变），则a变化范围不大，因而测力计示数变化不显著，读数误差大。④作图比例不恰当造成作图误差。