一、实验目的
1.学会用弹簧测力计和细线测出力的大小与方向.
2.运用力的图示法探究互成角度的两个共点力合成时遵循 .
二、实验原理
一个力F'的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到 ,所以力F'就是这两个力F1和F2的合力,作出力F'的图示.再根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示,比较F和F'的大小和方向是否相同,若相同,则说明互成角度的两个力合成时遵循 .
三、实验器材
方木板一块、白纸、弹簧测力计(两只)、 、短绳、细绳套(两个)、 、图钉(几个)、细芯铅笔.
四、实验步骤
1.用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上,并用图钉把橡皮条的一端固定在A点,橡皮条的另一端拴一短绳,短绳的另一端拴上两个细绳套.
图S3-1
2.用两只弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长到某一位置O,如图S3-1所示,记录两只弹簧测力计的读数,用铅笔描下O点的位置及此时两个细绳套的 .
3.只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O,记下弹簧测力计的读数和细绳套的 .
4.用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直线,按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形,过O点画平行四边形的对角线,此对角线即为合力F的图示.
5.用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出只用一只弹簧测力计时的拉力F'的图示.
6.比较一下力F'与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向是否 .
热点一 实验原理与实验操作
每次实验保证结点位置保持不变,是为了使合力的作用效果与两个分力共同作用的效果相同,这是物理学中等效替代的思想方法.由于力不仅有大小,还有方向,若两次橡皮条的伸长长度相同但结点位置不同,则说明两次效果不同,不满足合力与分力的关系,不能验证平行四边形定则.
图S3-2
例1某同学用如图S3-2所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”.弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点,手持另一端向左拉,使结点O静止在某位置.分别读出弹簧测力计A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向.
(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N,图中A的示数为 N.
(2)下列实验要求中不必要的是 (填选项前的字母).
A.应测量重物M所受的重力
B.弹簧测力计应在使用前校零
C.拉线方向应与木板平面平行
D.改变拉力,进行多次实验,每次都要使O点静止在同一位置
(3)某次实验中,该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程,请你提出两个解决办法:
① .
② .
■要点总结
实验操作注意事项
(1)不要直接以橡皮条的端点为结点,可拴一短细绳连接两个细绳套,以三绳交点为结点,且应使结点小些,以便准确地记录结点O的位置.
