2025秋高考物理复习第二章实验三验证力的平行四边形定则课件（25页ppt）

(共25张PPT)
实验三
验证力的平行四边形定则
1.实验目的
(1)验证互成角度的两个共点力合成的平行四边形定则.
(2)培养应用作图法处理实验数据和得出结论的能力.
2.实验原理
3.实验器材
木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计两个、
三角板、刻度尺等.
互成角度的两个力F1、F2与另外一个力F′产生相同的效果，看F1、F2用平行四边形定则求出的合力F与F′在实验误差允许范围内是否相同.
4.实验步骤
(1)钉白纸：用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上.
(2)定 O 点：用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角
度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置 O.如图甲所示.
甲
乙
(3)求合力：用铅笔描下结点的位置O和两个细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F.
(4)测合力：只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O，记下弹簧测力计的读数F′和细绳的方向，如图乙所示.
(5)比较：比较F′与用平行四边形定则求得的合力F，看它们在实验误差允许的范围内是否相同.
5.注意事项
(1)使用弹簧测力计前，要先观察指针是否指在零刻度处，若
指针不在零刻度处，要调整指针使其指在零刻度处.再将两只弹簧
测力计的挂钩钩在一起，向相反方向拉，如果两个示数相同方可
使用.
(2)实验中的两个细绳套不要太短.
(3)在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同.
(4)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.
(5)在用力拉弹簧测力计时，拉力应沿弹簧测力计的轴线方向.
弹簧测力计中弹簧轴线、橡皮条、细绳套应该位于与纸面平行的
同一平面内.要防止弹簧测力计卡壳，防止弹簧测力计或橡皮条与
纸面有摩擦.
(6)在同一实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰
当选定标度，使力的图示稍大一些.
6.误差分析
(1)弹簧测力计调零不准确以及橡皮条老化造成误差.
(2)读数误差、作图误差及其他操作不当造成的误差.
考点 1 实验原理与操作
【典题1】(2024 年广东东莞期中)某同学在家利用身边器材做
“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验.他找了木板、白纸、
图钉、橡皮筋、细绳套、一个弹簧测力计和一根弹簧.为完成实验，
他进行了如下步骤的操作：
甲
乙
丙
丁
(1)先测量找来的那根弹簧的劲度系数.他通过实验得到如图
甲所示的弹力大小 F 与弹簧的伸长量 x 的关系图像，由此图像求
得该弹簧的劲度系数 k＝________N/m(结果保留两位有效数字).
(2)将木板放在水平桌面上，再用图钉把一张白纸钉在木板上，
将橡皮筋的一端用图钉固定在白纸上的 A 点，另一端拴两个细绳
套，分别被弹簧测力计和弹簧钩住，将结点拉到某一合适位置.弹
簧测力计的指针位置如图乙所示，其读数为 F1＝________N；同
时利用上一问中的结果获得弹簧上的弹力值 F2＝2.50 N，记下这
两个力的大小及两细绳套的方向，同时记下结点的位置 O.撤去弹
簧，只用弹簧测力计，把橡皮筋的结点拉到________，并记下此
时弹簧测力计的读数为 F＝3.30 N，同时记下此细绳套的方向 OD，
如图丙所示.
(3)该同学选择合适的标度利用尺规作图，画出 F1、F2 与 F这
三个力的图示，并把三个力的图示的箭头端用直虚线相连，如图
丁所示，观察构成的四边形的特点.
(4)改变拉力 F1 和 F2 的大小及方向，多次重做上述实验.该同
学归纳出：在两个力合成时，以表示这两个力的有向线段为邻边
作________，这两个邻边之间的________就代表合力的大小和方
向.
(5)某次实验中已知 OB 与 OC 的夹角略大于 90°，若保持
结点O 的位置及 OB 方向不变，而将弹簧 OC顺时针缓慢转动一
小角度，其他操作均正确，则________(填字母).
A.弹簧的长度可能先变长后变短
B.弹簧的长度可能先变短后变长
C.弹簧测力计的示数可能先减小后增大
D.弹簧测力计的示数一直增大
解析：(1)由图甲，根据胡克定律可得该弹簧的劲度系数为
(2)图乙弹簧测力计的分度值为 0.1 N，则读数为 F1＝2.00 N，
为了保证力的作用效果相同，撤去弹簧，只用弹簧测力计，把橡
皮筋的结点拉到位置 O.(4)在两个力合成时，以表示这两个力的有
向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合
力的大小和方向.(5)某次实验中已知 OB 与 OC 的夹角略大于 90°，
若保持结点 O 的位置及 OB 方向不变，而将弹簧 OC 顺时针缓慢
转动一小角度，如图所示.
可知 FOC 与 FOB 都逐渐增大，弹簧的弹力逐渐增大，弹簧的
长度逐渐变长；弹簧测力计的示数一直增大.
答案：(1)60 (2)2.00 位置 O (4)平行四边形　对角线
(5)D
考点 2 实验数据处理与误差分析
【典题2】(2023 年广东佛山月考)某研究小组做“验证力的平
行四边形定则”实验，将白纸固定在水平放置的木板上，橡皮筋
的 A 端用图钉固定在木板上，B 端系上两根带有绳套的细绳.
(1)如图甲所示，用两个弹簧测力计通过细绳沿平行木板
的不同方向同时拉橡皮筋，将橡皮筋的 B 端拉至某点 O，描下
__________和____________，并记下两个拉力的大小分别为 F1＝
______N 和 F2＝2.00 N.
(2)如图乙，撤去(1)中的拉力，现只用一个弹簧测力计通过细
绳沿平行木板的方向拉橡皮筋，并再次将 B 端拉至 O 点.再次将 B
端拉至 O 点的目的是____________________________________；
记下细绳的方向，并读出拉力的大小为 F＝2.20 N.
(3)如图丙，某同学以 O 点为作用点，用图示标度画出了力 F
的图示，请你画出力 F1、F2 的图示并按平行四边形定则画出它们
的合力 F合.
(4)比较 F合与 F 的关系，是否能够验证力的平行四边形定则？
答案：(1)O 点位置 两细绳的方向 1.80
(2)使该拉力单独作用跟 F1、F2 同作用效果相同
(3)如图所示.
(4)在误差允许的范围内，F合与 F 的大小相等、方向近似相同，
能够验证力的平行四边形定则.
1.对实验原理的理解、实验方法的迁移.
甲
乙
2.实验器材的改进.
(1)橡皮筋
(2)钩码
弹簧测力计
弹簧测力计
【典题3】(2024 年广东广州二模)如图甲，用量程为 5 N 的弹
簧测力计，测量一个超出其量程的物体的重力：
甲
乙
(1)将表面印有等距圆环的白纸固定在竖直放置的木板上.
(2)三根细线分别与弹簧测力计一端、一个图钉、待测重物相
连，弹簧测力计的另一端固定，通过改变图钉在木板的位置调节
细线 OB，使细线的结点 O 与圆环的圆心位置重合.
(3)标出 OA、OB、OC 的拉力方向，记录弹簧测力计的读数
__________N.
(4)①根据共点力平衡条件和平行四边形定则，用“力的图
示”在图乙中作出 OA、OB 拉力的合力；
②由作图结果可得重物的重力为_____N(结果保留一位小数).
答案：(3)3.00　(4)①如图所示　②7.0