丁楊泉

一、實驗器材

方木板，白紙，彈簧測力計（兩只），橡皮條，細繩套（兩個），三角板，刻度尺，圖釘.

二、實驗原理（等效替代法）

一個力F的作用效果和兩個力F1、F2的作用效果都是讓同一條一端固定的橡皮條伸長到同一點，所以力F就是這兩個力F1和F2的合力，作出力F的圖示.再根據平行四邊形定則作出力F1和F2的合力F的圖示，比較F和F的大小和方向是否相同，若相同，則說明互成角度的兩個力合成時遵循平行四邊形定則，如圖1所示，

三、實驗步驟

1.在水平桌面上平放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙固定在方木板上.

2.用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，在橡皮條的另一端拴上兩條細繩，細繩的另一端系上細繩套.

3.用兩個彈簧測力計分別鉤住細繩套，互成角度地拉橡皮條，將結點拉到某一位置O，如圖2所示.

4.用鉛筆描下O點的位置和兩條細繩的方向，讀出并記錄兩個彈簧測力計示數(shù).

5.用鉛筆和刻度尺在白紙上從O點沿兩條細繩的方向畫直線，按一定的標度作出兩個力F1和F2的圖示，并以F1和F2為鄰邊用刻度尺和三角板作平行四邊形，過O點的平行四邊形的對角線即為合力F.

6.只用一個彈簧測力計，通過細繩把橡皮條的結點拉到同樣的位置0，讀出并記錄彈簧測力計的示數(shù)，記下細繩的方向，按同一標度用刻度尺從0點作出這個力F的圖示.

7.比較F與用平行四邊形定則求出的合力F的大小和方向，看它們在實驗誤差允許的范圍內是否相等.

8.改變F1和F2的大小和方向，再做兩次實驗.

四、誤差分析

1.彈簧測力計本身的誤差.（見注意事項1）

2.讀數(shù)誤差和作圖誤差.（見注意事項4、5、6）

五、注意事項

1.同一實驗中的兩只彈簧測力計的選取方法是：將兩只彈簧測力計調零后互鉤對拉，若兩只彈簧測力計在對拉過程中，讀數(shù)相同，則可選；若讀數(shù)不同，應另換，直至相同為止.

2.在同一次實驗中，使橡皮條拉長時，結點O位置一定要相同.體現(xiàn)作用效果相同.

3.用兩只彈簧測力計鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時，夾角不宜太大也不宜太小，在60°-100°之間為宜.

4.讀數(shù)時應注意使彈簧測力計與木板平行，并使細繩套與彈簧測力計的軸線在同一條直線上，避免彈簧測力計的外殼與彈簧測力計的限位卡之間有摩擦.讀數(shù)時眼睛要正視彈簧測力計的刻度，在合力不超過量程及橡皮條彈性限度的前提下，拉力的數(shù)值盡量大些.

5.細繩套應適當長一些，便于確定力的方向.不要直接沿細繩套的方向畫直線，應在細繩套末端用鉛筆畫一個點，去掉細繩套后，再將所標點與O點連接，即可確定力的方向.

6.在同一次實驗中，畫力的圖示所選定的標度要相同，并且要恰當選取標度，使所作力的圖示稍大一些.

例1 （2011江蘇）某同學用如圖3所示的實驗裝置來驗證“力的平行四邊形定則”.彈簧測力計4掛于固定點P，下端用細線掛一重物M.彈簧測力計B的一端用細線系于O點，手持另一端向左拉，使結點O靜止在某位置.分別讀出彈簧測力計4和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄0點的位置和拉線的方向.

（1）本實驗用的彈簧測力計示數(shù)的單位為N，圖中A的示數(shù)為____N.

（2）下列不必要的實驗要求是______.（請?zhí)顚戇x項前對應的字母）

A.應測量重物M所受的重力

B.彈簧測力計應在使用前校零

C.拉線方向應與木板平面平行

D.改變拉力，進行多次實驗，每次都要使0點靜止在同一位置

（3）某次試驗中，該同學發(fā)現(xiàn)彈簧測力計A的指針稍稍超出量程，請你提出兩個解決方法.

答案（1）3.6 （2）D （3）①改變彈簧測力計B拉力的大??；②減小重物M的質量（或將A更換成量程較大的彈簧測力計，改變彈簧測力計B拉力方向等）

解析 只要驗證即只要求OB與OM垂直，不需要每次都要使0點靜止在同一位置.

例2（2014江蘇）小明通過實驗探究求合力的方法.

（1）實驗所用的一只彈簧測力計如圖4所示，在用它測力前應對它進行的操作是

（2）在測出F1、F2和對應的合力F后，他在紙上畫出了F1、F2的圖示，如圖5所示.請你幫助他在圖中畫出合力F的圖示（測得F=4.9N，圖中a、b為記錄F方向的兩點）.

（3）小明用虛線把F的箭頭末端分別與F1、F2的箭頭末端連接起來；觀察圖形后，他覺得所畫的圖形很像平行四邊形.至此，為正確得出求合力的一般方法，你認為小明接下來應該做些什么（寫出兩點即可）？

答案 （1）調零（2）如圖6所示

（3）①驗證所畫的四邊形十分接近于平行四邊形；

②提出求合力方法的猜想；

③改變F1、F2的大小和方向重復上述實驗；

④與同學交流討論實驗結果，得出結論.

解析 （1）所給彈簧測力計指針未指在零刻度處，在使用之前必須調零.

（2）力的圖示直觀反映了力的大小、方向和作用點，表示合力F的有向線段的起點是O，方向沿a、b的連線，線段長度依據F的大小和圖中標度來確定.

（3）見答案endprint