§2.4实验《验证力的平行四边形定则》[大全5篇]

第一篇：§2.4实验《验证力的平行四边形定则》

§2.4实验《验证力的平行四边形定则》

【目标引领】

理解实验原理即分力与合力的等效性，掌握操作步骤、方法或与弹簧秤读数结合。

【学习内容】

1.实验目的：验证力的平行四边形定则

2.实验原理：如果两个互成角度的共点力F1、F2作用于橡皮筋的结点上，与只用一个力F/作用于橡皮筋的结点上，所产生的效果相同（橡皮筋在相同方向上伸长相同的长度），那么，F/就是F1和F2的合力。根据平行四边形定则作出两共点力F1和F2的合力F的图示，应与F/的图示等大同向。

3.实验器材：方木板一块；白纸；弹簧秤(两只)；橡皮筋；细绳套(两个)；三角板；刻度尺；图钉（1、2个)，细芯铅笔.4.实验步骤

①用图钉把白纸钉在放于水平桌面的方木板上。

②用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套。

③用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置O，如图标记，记录两弹簧秤的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两条细绳套的方向。

④用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧秤的读数F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形，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只用一只弹簧秤钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧秤的读数F/和细绳的方向，用刻度尺从O点按选定的标度沿记录的方向作出这只弹簧秤拉力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。

⑦改变两个力F1与F2的大小和夹角，重复实验两次。

5.注意事项

①在O处的结点应小一些，细绳套应长一些。

②在仪器许可的条件下，应使拉力尽可能大一些，以减小读数误差。

③画力的图示时，要选取合适的标度，尽量将图示画的大一些。

④在同一次实验中，橡皮条结点O的位置不能变动，且弹簧秤与木板平面平行。

6．误差分析：本实验误差的主要来源除弹簧秤本身的误差外，还有读数误差、作图误差，因此读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录，两力的对边要平行，两个分力F1和F2间的夹角越大，用平行四边形作图得到的合力F的误差△F也越大，所以实验中不要把θ取得太大。

【例1】在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固

定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套（如图）。

实验中需要两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条。某同学认

为在此过程中必须注意以下几项：

A两根细绳必须等长。B.橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上。C.在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行。其中正确的是：（填入相应的字母）

【例2】在做“验证力的平行四边形定则”实验时，⑴除已有的器材(方木板、白纸、弹簧秤、细绳套、刻度尺、图钉和铅笔)外，还必须有 和

.⑵要使每次合力与分力产生相同的效果，必须（）

A．每次将橡皮条拉到同样的位置B．每次把橡皮条拉直

C．每次准确读出弹簧秤的示数D．每次记准细绳的方向

⑶为了提高实验的准确性，减小误差，实验中应注意什么?

⑷在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学的实验结果如图所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳结点的位置。图中是力F1与F2的合力的理论值；是力F1与F2的合力的实验值，.通过把和进行比较，验证平行四边形定则。

【例3】下面措施中，哪些是有利于减小误差，提高实验精度的（）

A．橡皮条弹性要好，拉力要适当大些

B．两个分力F1、F2间的夹角要尽量大些

C．拉橡皮条时，橡皮条细绳和弹簧秤应贴近木板

D．拉橡皮条的细绳要细且长，描出细绳拉力方向时，要在细绳正下方，稍远的距离上描出二点或者三个点

【例4】如图所示在“验证力的平行四边形定则”实验中，橡皮筋一端固定于P点，另一端连接两个弹簧秤，分别用力F1与F2拉两个弹簧秤，使这端拉至O点，若要这端始终位于O点，但使力F2大小不变地沿顺时针转过某一小角度，相应地使F1的大小及图中β角作以下的哪些变化是可能的（）

A.增大F1的同时增大β角

B.增大F1的同时保持β角不变

C.增大F1的同时减小β角

D.减小F1的同时减小β角

【例5】在做“验证力的平行四边形定则”实验时，有位同学用的实验器材和规定的略有不同，他只用一个弹簧秤，他的实验结果和其他同学一样，较好地验证了“力的平行四边形定则”.请你写出他的主要实验步骤。

【提示】对这类开发性题目，必须对实验原理掌握特别熟练，同时能参照实验仪器较全时实验的步骤进行解答。

⑴先用弹簧秤把橡皮筋拉长使结点到达点O，记下结点O的位置及拉力F的方向与大小。⑵用一手拉一细绳，用弹簧秤拉另一细绳，仍使结点到达O，记下此时拉力方向及弹簧秤的示数F1。

⑶使手与弹簧秤互换，再次将结点拉到O点，并使两细绳仍沿⑵中记下的方向，再记下此时弹簧秤的示数F2。

⑷作出F1与F2的合力F与F′比较.【巩固训练】

1．下列关于本实验的说法中，正确的是（）

A．拉橡皮条的细绳套细一些且长一些，实验效果较好

B．F和F′的夹角尽量大些好

C．拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近且平行于木板

D．橡皮条弹性要好，拉到结点O时，拉力要适当大些

2．在“互成角度的两个共点力的合成”的实验中，橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点，以下操作正确的是（）

/

A．同一次实验过程中，O点的位置允许变动

B．实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度

C．在实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤的大小和方向，把橡皮条的另一端拉到O点

D．实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两个弹簧秤之间夹角应取90°，以便于算出合力大小

3．本实验中所说的合力与两分力具有相同的效果，是指下列说法中的（）

A．弹簧秤的弹簧被拉长

B．固定橡皮条的图钉受拉力产生形变

C．细绳套受拉力产生形变

D．使橡皮条在某一方向上伸长某一长度

4．做验证力的平行四边形定则的实验，是在水平放置的木板上铺一张白纸，把橡皮条的一端固定在板的A点，橡皮条的另一端拴上两细绳套，如图所示，两个测力计分别钩住细绳套，互成角度拉橡皮条使之伸长，到达某一位置O

时需记下、，描下，再用一个测力计钩住细

绳套把橡皮条拉长，使结点达位置，再记下

和.5．将下述实验步骤按正确顺序排列应是⑴在白纸上按比例做出两个力F1和F2的图示，根据平行四边形法则作图求出合力F.⑵只用一只测力计，通过细绳把橡皮条的结点拉到同样的位置.⑶记下两测力计读数，描出两测力计的方向.⑷在水平放置的木板上，垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在板上P点，用两条细绳连接在橡皮条的另一端，通过细绳同时用两个测力计互成角度地拉橡皮条，使橡皮条与细绳的连接点到达某一位置、并记下此位置.⑸记下测力计的读数F和细绳方向，按同一比例做出这个力的图示.比较这个实测合力和按平行四边形法则求出的合力F′，看它们的大小和方向是否相同.⑹改变两测力计拉力的大小和方向，重做两次实验，从实验得出结论.6．在“验证力的平行四边形定则”的实验中，两弹簧秤拉力的图示在图

中作出，图中方格每边的长度表示1 N，O是橡皮筋的一个端点.用两个

直角三角板按照作图法作出合力F的图示。(在作F2的平行线时，请你在图上用虚线画出固定三角板Ⅰ的位置，移动三角板Ⅱ的位置，并用箭头标示出Ⅱ的移动方向).得到的合力的大小为N.7．在“互成角度的两个共点力的合成”实验中，其中的三个实验步骤：

⑴在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在木板上，另一端拴两根细线，通过细线同时用两个测力计互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点到达某一位置O点，在白纸上记下O点和两测力计的读数F1和F2。

⑵在纸上根据F1和F2的大小，应用平行四边形定则作图求出合力F。

⑶只用一只测力计通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与两测力计拉时相同，记下此时测力计的读数F/和细绳的方向。

以上三个步骤中均有错误或疏漏，请指出：

⑴中是.⑵中是.⑶中是

.8．在两个共点力合成的实验中，用A，B两个弹簧秤拉橡皮条的结点，使其位于O处，如图所示，此时α+β=900，现在保持A读数不变化，减小α角，要使结点仍在O处，可采用的办法是（）

A．增大B的读数，同时减小β角

B．增大B的读数，同时增大β角

C．减小B的读数，同时减小β角

D．减小B的读数，同时增大β角

9．图所示的器材是：木质轨道(其倾斜部分倾角较大，与水平面所夹锐角为θ，水平部分足够长)、小铁块、两枚图钉、一条细线、一个量角器.用上述器材测定小铁块与木质轨道间的动摩擦因数，实验步骤是：

⑴将小铁块从；

⑵用图钉把细线；

⑶用量角器测量；

那么，动摩擦因数可表示为μ=。

第二篇：实验验证力的平行四边形定则随堂自测

1．在“验证力的平行四边形定则”的实验中所说的合力与两个分力具有的效果，是指下列说法中的()

A．弹簧测力计的弹簧被拉长

B．固定橡皮条的图钉受拉力产生形变

C．细绳套受拉力产生形变

D．使橡皮条在某一方向上伸长到同一长度

2．(2010·天津高考)在探究求合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳．实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条．

(1)(双选)实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法是正确的________(填字母代号)．

A．将橡皮条拉伸相同长度即可

B．将橡皮条沿相同方向拉到相同长度

C．将弹簧秤都拉伸到相同刻度

D．将橡皮条和绳的结点拉到相同位置

(2)(双选)同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是________(填字母代号)．

A．两细绳必须等长

B．弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行

C．用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大

D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些

图2－5－

33．“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图2－5－3甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳．图2－5－3乙是在白纸上根据实验结果画出的图．

(1)如果没有操作失误，图2－5－3乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________．

(2)本实验采用的科学方法是________．

A．理想实验法

C．控制变量法

4．(2012·汕尾模拟)B．等效替代法 D．建立物理模型法

图2－5－

4某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如图2－5－4所示实验：将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为O，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物．

(1)为完成该实验，下述操作中不需要的是________．

A．测量细绳的长度

B．测量橡皮筋的原长

C．测量悬挂重物后橡皮筋的长度

D．记录悬挂重物后结点O的位置

(2)钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是 ______________________________________________________________.5．(2012·深圳市外国语学校模拟)有同学利用如图2－5－5的装置来验证力的平行四边形定则：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的质量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力TOA、TOB和TOC，回答下列问题：

图2－5－

5(1)改变钩码个数，实验不能完成的是()

A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝

4B．钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4

C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4

D．钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5

(2)在拆下钩码和绳子前，应该做好三个方面的记录：

①___________________________________________________________.②___________________________________________________________.③___________________________________________________________.6．(2011·惠州模拟)某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验时，主要步骤是

A．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；

B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；

C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点达到某一位置O，记录下O点的位置，读出两只弹簧测力计的示数；

D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；

E．只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示；

F．比较F′和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论．

上述步骤中：

(1)有遗漏的步骤的序号是________和________；

(2)遗漏的内容分别是__________________________________________

和___________________________________________________________．

答案与解析

1．【解析】 在“验证力的平行四边形定则”的实验中所说的作用效果是指将橡皮条沿某一方向伸长相同的长度，故只有D正确．

【答案】 D

2．【解析】(1)实验中，两次拉伸橡皮条应使橡皮条沿相同方向拉到相同长度，即把橡皮条和绳的结点拉到相同位置，B、D正确．

(2)为了减小实验误差应使细线长一些，且标记拉力方向的两点远些，故D正确．此实验操作要求弹簧秤、细绳、橡皮条与木板平行，故B项正确．

【答案】(1)BD(2)BD

3．【解析】(1)因为F是根据平行四边形定则作出的F1、F2的合力，由于实验总存在误差，所以F的方向不一定沿AO方向，而F′是用一只弹簧秤拉时的拉力，如果没有操作失误，方向一定沿AO方向，所以应该为F′.(2)“验证力的平行四边形定则”的基本原理是：一个力F′的作用效果与两个共点力F1和F2的共同作用效果都是把橡皮条结点拉伸到某点，所以F′为F1和F2的合力．作出F′的图示，再根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F的图示，比较F′与F大小是否相等，方向是否相同，所以应选B选项．

【答案】(1)F′(2)B

4．【解析】 运用等效思想来验证平行四边形定则，即要验证以两力为邻边作平行四边形，其对角线是否和合力相符．本小题中结点受三个力，其中两个力的合力与第三个力等大反向，故先测出各力的大小和方向，然后作出各力的图示，以两边为邻边作平行四边形，如果在实验误差允许的范围内平行四边形的对角线与第三个力等大反向，即可验证．为测量各力的大小需要记录橡皮筋原长、悬挂重物后的长度以及记录悬挂重物后O点位置．故必需的是B、C、D.不需要的只有A.可以通过改变小重物改变各力的大小和方向．

【答案】(1)A(2)更换不同的小重物

5．【解析】(1)本实验验证力的平行四边形定则时，两分力F1和F2不能在同一条直线上进行，所以A不能完成，B、C、D能完成．

(2)要标记结点O的位置，同时记录OA、OB、OC三段绳子的方向和三段绳子所挂钩码的个数．

【答案】(1)A

(2)①标记结点O的位置

②记录OA、OB、OC绳的方向

③三段绳上所挂钩码的个数

6．【解析】 根据“验证力的平行四边形定则”的实验步骤可知，有遗漏的步骤的序号是C、E.在C中未记下两条细绳的方向，E中未说明是否把橡皮条的结点拉到了同一位置O.【答案】(1)C E(2)C中未记下两条细绳的方向 E中未说明是否把橡皮条的结点拉到了同一位置O

第三篇：实验验证动量守恒定律

碰撞中的动量守恒

1．实验目的、原理

(1)实验目的运用平抛运动的知识分析、研究碰撞过程中相互作用的物体系动量守恒

(2)实验原理

(a)因小球从斜槽上滚下后做平抛运动，由平抛运动知识可知，只要小球下落的高度相同，在落地前运动的时间就相同，若用飞行时间作时间单位，小球的水平速度在数值上就等于小球飞出的水平距离．

(b)设入射球、被碰球的质量分别为m1、m2，则入射球碰撞前动量为(被碰球静止)p1=m1v1①

设碰撞后m1，m2的速度分别为v’

1、v’2，则碰撞后系统总动量为

p2=mlV’1+m2v’2②

只要测出小球的质量及两球碰撞前后飞出的水平距离，代入①、②两式就可研究动量守恒．

2．买验器材

斜槽，两个大小相同而质量不等的小钢球，天平，刻度尺，重锤线，白纸，复写纸，三角板，圆规．

3．实验步骤及安装调试

(1)用天平测出两个小球的质量ml、m2．

(2)按图5—29所示安装、调节好实验装置，使斜槽末端切

线水平，将被碰小球放在斜槽末端前小支柱上，入射球放在斜

槽末端，调节支柱，使两小球相碰时处于同一水平高度，且在碰撞瞬间入射球与被碰球的球心连线与斜槽末端的切线平

行，以确保正碰后两小球均作平抛运动．

(3)在水平地面上依次铺放白纸和复写纸．

(4)在白纸上记下重锤线所指的位置O，它表示入射球m1碰

撞前的位置，如图5—30所示．

(5)移去被碰球m2，让入射球从斜槽上同一高度滚下，重复10次左右，用圆规画尽可能小的圆将所有的小球落点圈在里面，其圆心即为人射球不发生碰撞情况下的落点的平均位置P，如图5—31所示．

(6)将被碰小球放在小支柱上，让入射球从同一高度滚下，使它们发生正碰，重复10次左右，同理求出入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N．

(7)过O、N作一直线，取O0’=2r(r为小球的半径，可用刻度尺和三角板测量小球直径计算厂)，则O’即为被碰小球碰撞前的球心的位置(即投影位置).(8)用刻度尺测量线段OM、OP、ON的长度．则系统碰撞前的动量可表示为p1=m1·OP，系统碰撞后的总动量可表示为p2=m1·OM+m2·O'N

若在误差允许范围内p1与p2相等，则说明碰撞中动量守恒.(9)整理实验器材，放回原处．

4.注意事项

(1)斜槽末端切线必须水平．

说明：调整斜槽时可借助水准仪判定斜槽末端是否水平．

(2)仔细调节小立柱的高度，使两小球碰撞时球心在同一高度，且要求两球球心连线与斜槽末端的切线平行。

(3)使小支柱与槽口的距离等于2r(r为小球的半径)

(4)入射小球每次都必须从斜槽上同一位置由静止开始滚下．

说明：在具体操作时，斜槽上应安装挡球板．

(5)入射球的质量(m1)应大于被碰小球的质量(m2)．

(6)地面须水平，白纸铺放好后，在实验过程中不能移动白纸．

5．数据处理及误差分析

(1)应多次进行碰撞，两球的落地点均要通过取平均位置来确定，以减小偶然误差.(2)在实验过程中，使斜槽末端切线水平和两球发生正碰，否则两小球在碰后难以作平抛运动．

(3)适当选择挡球板的位置，使入射小球的释放点稍高．

说明：入射球的释放点越高，两球相碰时作用力越大，动量守恒的误差越小，且被直接测量的数值OM、0IP、0N越大，因而测量的误差越小．

一．目的要求

1．用对心碰撞特例检验动量守恒定律；

2．了解动量守恒和动能守恒的条件；

3．熟练地使用气垫导轨及数字毫秒计。

二．原理

1．验证动量守恒定律

动量守恒定律指出：若一个物体系所受合外力为零，则物体的总动量保持不变；若物体系所受合外力在某个方向的分量为零，则此物体系的总动量在该方向的分量守恒。

设在平直导轨上，两个滑块作对心碰撞，若忽略空气阻力，则在水平方向上就满足动量守恒定律成立的条件，即碰撞前后的总动量保持不变。

m1u1m2u2m1v1m2v2(6.1)其中，u1、u2和v1、v2分别为滑块m1、m2在碰撞前后的速度。若分别测出式(6.1)中各量，且等式左右两边相等，则动量守恒定律得以验证。

2．碰撞后的动能损失

只要满足动量守恒定律成立的条件，不论弹性碰撞还是非弹性碰撞，总动量都将守恒。但对动能在碰撞过程中是否守恒，还将与碰撞的性质有关。碰撞的性质通常用恢复系数e表达：

ev2v1(6.2)u1u

2式(6.2)中，v2v1为两物体碰撞后相互分离的相对速度，u1u2则为碰撞前彼此接近的相对速度。

(1)若相互碰撞的物体为弹性材料，碰撞后物体的形变得以完全恢复，则物体系的总动能不变，碰撞后两物体的相对速度等于碰撞前两物体的相对速度，即v2v1u1u2，于是e1，这类碰撞称为完全弹性碰撞。

(2)若碰撞物体具有一定的塑性，碰撞后尚有部分形变残留，则物体系的总动能有所损耗，转变为其他形式的能量，碰撞后两物体的相对速度小于碰撞前的相对速度，即0v2v1u1u2于是，0e1，这类碰撞称为非弹性碰撞。

(3)碰撞后两物体的相对速度为零，即v2v10或v2v1v，两物体粘在一起以后以相同速度继续运动，此时e0，物体系的总动能损失最大，这类碰撞称为完全非弹性碰撞，它是非弹性碰撞的一种特殊情况。

三类碰撞过程中总动量均守恒，但总动能却有不同情况。由式(6.1)和(6.2)可求碰撞后的动能损失 Ek(1/2)m1m21e2u1u2/m1m2。①对于完全弹性碰撞，因2

e1，故Ek0，即无动能损失，或曰动能守恒。②对于完全非弹性碰撞，因e0，故：EkEkM，即，动能损失最大。③对于非完全弹性碰撞，因0e1，故动能损失介于二者之间，即：0EkEkM。

3.m1m2m，且u20的特定条件下，两滑块的对心碰撞。

(1)对完全弹性碰撞，e1，式(6.1)和(6.2)的解为

v10(6.3)v2u1

由式(6.3)可知，当两滑块质量相等，且第二滑块处于静止时，发生完全弹性碰撞的结果，使第一滑块静止下来，而第二滑块完全具有第一滑块碰撞前的速度，“接力式”地向前运动。即动能亦守恒。

以上讨论是理想化的模型。若两滑块质量不严格相等、两挡光物的有效遮光宽度s1及若式(6.3)得到验证，则说明完全弹性碰撞过程中动量守恒，且e1，Ek0，s2也不严格相等，则碰撞前后的动量百分差E1为：E1

动能百分差E2为:E2P2P1P1m2s2t1(6.4)m1s1t22m2s2t121(6.5)22m1s1t2Ek2Ek1Ek

1若E1及E2在其实验误差范围之内，则说明上述结论成立。

(2)对于完全非弹性碰撞，式(6.1)和(6.2)的解为：

v1v2vu1(6.6)

2若式(6.6)得证，则说明完全非弹性碰撞动量守恒，且e0，其动能损失最大，约为50%。

s1。同样可求得其动考虑到完全非弹性碰撞时可采用同一挡光物遮光，即有：s2

及E2分别为： 量和动能百分差E1

m2t1P2P11E1mt1(6.7)P112

2Ek1m2t1'Ek(6.8)E21'1Ekm1t2

显然，其动能损失的百分误差则为：

m2t1E21mt1(6.9)

12

及E在其实验误差范围内，则说明上述结论成立。若E1

三．仪器用品

气垫导轨及附件(包括滑块及挡光框各一对)，数字毫秒计、物理天平及游标卡尺等。

四．实验内容

1．用动态法调平导轨，使滑块在选定的运动方向上做匀速运动，以保证碰撞时合外力为零的条件(参阅附录２)；

2．用物理天平校验两滑块（连同挡光物）的质量m1及m2；

2；3．用游标卡尺测出两挡光物的有效遮光宽度s1、s2及s

14．在m1m2m的条件下，测完全弹性和完全非弹性碰撞前后两滑块各自通过光电

、t2。门一及二的时间t1、t2及t1

五．注意事项

1．严格按照气垫导轨操作规则(见附录２)，维护气垫导轨；

2．实验中应保证u20的条件，为此，在第一滑块未到达之前，先用手轻扶滑块（2），待滑块（1）即将与（2）碰撞之前再放手，且放手时不应给滑块以初始速度；

3．给滑块（1）速度时要平稳，不应使滑块产生摆动；挡光框平面应与滑块运动方向一致，且其遮光边缘应与滑块运动方向垂直；

4．严格遵守物理天平的操作规则；

5．挡光框与滑块之间应固定牢固，防止碰撞时相对位置改变，影响测量精度。

六．考查题

1．动量守恒定律成立的条件是什么？实验操作中应如何保证之？

2．完全非弹性碰撞中，要求碰撞前后选用同一挡光框遮光有什么好处？实验操作中如何实现？

3．既然导轨已调平，为什么实验操作中还要用手扶住滑块(2)？手扶滑块时应注意什么？

4．滑块(2)距光电门(2)近些好还是远些好？两光电门间近些好还是远些好？为什么？

第四篇：实验 验证牛顿第二定律

第三单元 实验：验证牛顿第二定律

1．在“验证牛顿第二定律”的实验中，以下做法正确的是()

A．平衡摩擦力时，应将小盘用细绳通过定滑轮系在小车上

B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力

C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源

D．求小车运动的加速度时，可用天平测出小盘和砝码的质量(M′和m′)以及小车质量M，直接

M′＋m′用公式a求出 M

2．在“验证牛顿第二定律”的实验中，按实验要求装置好器材后，应按一定步骤进行实验，下述操作步骤的安排顺序不尽合理，请将合理的顺序以字母代号填写在下面的横线上： ____________________.A．保持小盘和砝码的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次

B．保持小车质量不变，改变小盘和砝码的质量，测出加速度，重复几次

C．用天平测出小车和小盘的质量

D．平衡摩擦力，使小车近似做匀速直线运动

E．挂上小盘，放进砝码，接通打点计时器的电源，放开小车，在纸带上打下一系列的点

1F．根据测量的数据，分别画出a－F和a－的图线 M

3．(2010·泰安模拟)为了探究加速度与力的关系，使用如图3－3－9所示的气垫导轨装置进行实验．其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m.回答下列问题：

(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？

答：__________________________________________________________________

(2)若取M＝0.4 kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是________________________________________________________________．

A．m1＝5 gB．m2＝15 g

C．m3＝40 gD．m4＝400 g

(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为：________________________________________________________________________

(用Δt1、Δt2、D、x表示)．

4．(2009·上海高考)如图所示为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置．

(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持________不变，用钩码所受的重力作为________，用DIS

测小车的加速度．

(2)改变所挂钩码的数量，多次重复测量．在某次实验中根据测得的多组数据可画出a－F关系图线(如

图所示)．

①分析此图线的OA段可得出的实验结论是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.②(单选题)此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是()

A．小车与轨道之间存在摩擦B．导轨保持了水平状态

C．所挂钩码的总质量太大D．所用小车的质量太大

5．如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律，小车上固定一个盒子，盒子内盛有沙子．沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子质量)记为m，小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子质量)记为M

.(1)验证在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比：从盒子中取出一些沙子，装入沙桶中，称量并记录沙桶的总重力mg，将该力视为合外力F，对应的加速度a则从打下的纸带中计算得出．多次改变合外力F的大小，每次都会得到一个相应的加速度．本次实验中，桶内的沙子取自小车中，故系统的总质量不变．以合外力F为横轴，以加速度a为纵轴，画出a－F图象，图象是一条过原点的直线． ①a－F图象斜率的物理意义是

_______________________________________________________________________．

②你认为把沙桶的总重力mg当作合外力F是否合理？

答：________.(填“合理”或“不合理”)

③本次实验中，是否应该满足M≫m这样的条件？

答：________(填“是”或“否”)；

理由是_________________________________________________________．

(2)验证在合外力不变的情况下，加速度与质量成反比：保持桶内沙子质量m不变，在盒子内添加或去掉一些沙子，验证加速度与质量的关系．本次实验中，桶内的沙子总质量不变，故系统所受的合外力不变．用图象法处理数据时，以加速度a为纵横，应该以______倒数为横轴．

6．如下图所示，是某次利用气垫导轨探究加速度与力、质量关系的实验装置安装完毕后的示意图，图中A为砂桶和砂，B为定滑轮，C为滑块及上面添加的砝码，D为纸带，E为电火花计时器，F为蓄电池、电压为6 V，G是电键，请指出图中的三处错误：

(1)________________________________________________________________________；

(2)________________________________________________________________________；

(3)________________________________________________________________________．

7．(2009年江苏卷)“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示．

(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示．计时器打点的时间间隔为0.02 s．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离．该小车的加速度a ＝________m/s2.(结果保留两位有效数字)

(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上．挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度．小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：

8．在“验证牛顿运动定律”的实验中，在研究加速度a与小车的质量M的关系时，由于没有注意始终满足M≫m的条件，结果得到的图象应是下图中的()

第五篇：2015高三物理一轮：实验03验证力的平行四边形定则

高效提能

1．在探究求合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳．实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条．

(1)实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法是正确的________(填字母代号)．

A．将橡皮条拉伸相同长度即可

B．将橡皮条沿相同方向拉到相同长度

C．将弹簧秤都拉伸到相同刻度

D．将橡皮条和绳的结点拉到相同位置

(2)同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是________(填字母代号)．

A．两细绳必须等长

B．弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行

C．用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大

D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些

答案 ①BD ②BD

2．(2014·淄博三模)“验证力的平行四边形定则”的实验如图实Ⅲ－8甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳．图实Ⅲ－8乙是在白纸上根据实验结果画出的图示．

(1)图乙中的______是力F1和F2的合力的理论值；______是力F1和F2的合力的实际测量值．

(2)本实验采用的科学方法是

A．理想实验法

C．等效替代法B．控制变量法 D．建立物理模型法

(3)在实验中，如果其他条件不变仅将细绳换成橡皮筋，那么实验结果是否会发生变化？ 答：______.(选填“变”或“不变”)

(4)为了使实验能够顺利进行，且尽量减小误差，你认为下列说法或做法能够达到上述目的的是

A．使用弹簧测力计前应将测力计水平放置，然后检查并矫正零点 B．两个分力F1、F2间夹角应越大越好

C．标记拉力方向时，要用铅笔紧靠细绳沿绳移动铅笔画出 D．同一次实验两次拉细绳套须使结点到达同一位置 答案(1)F F′(2)C(3)不变(4)AD

3．某同学利用如图实Ⅲ－9所示的装置来验证力的平行四边形定则：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力TOA、TOB和TOC，回答下列问题：

(1)改变钩码个数，实验能完成的是 A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4 B．钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4 C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4 D．钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5(2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是

A．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向 B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度 C．用量角器量出三段绳子之间的夹角 D．用天平测出钩码的质量

(3)在作图时，你认为图实Ⅲ－10中正确的是(填“A”或“B”)________．

解析(1)实验中的分力与合力的关系必须满足：|F1－F2|

(2)A

(3)实验中F3是竖直向下的，因此A项正确、B项错误． 答案(1)BCD(2)A(3)A

4．(2014·四川省石室中学模拟)某同学在家中尝试“验证平行四边形定则”，他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如图实Ⅲ－11所示实验：将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为O，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物，如图实Ⅲ－11所示．

(1)为完成该实验，下述操作中必需的是________． A．测量细绳的长度 B．测量橡皮筋的原长

C．测量悬挂重物后橡皮筋的长度 D．记录悬挂重物后结点O的位置

(2)钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是________________________________________________________________________．

解析(1)运用等效思想来验证平行四边形定则，即要验证以两力为邻边作平行四边形，其对角线是否和合力相符．本小题中结点受三个力，其中两个力的合力与第三个力等大反向，故先测出各力的大小和方向，然后作出各力的图示，以两边为邻边做平行四边形，如果在实验误差范围内平行四边形的对角线与第三个力等大反向，即可验证．为测量各力的大小故需要记录橡皮筋原长、悬挂重物后的长度以及记录悬挂重物后O点的位置．故应选B、C、D.(2)可以通过改变小重物改变各力的大小． 答案(1)BCD(2)更换质量不同的小重物

5．(2014·衡阳模拟)如图实Ⅲ－12所示，某实验小组同学利用DIS实验装置研究支架上力的分解．A、B为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负．A连接质量不计的细绳，可沿固定的板做圆弧形移动．B固定不动，通过光滑铰链连接长0.3 m的杆．将细绳连接在杆右端O点构成支架．保持杆在水平方向，按如下步骤操作：

①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB＝θ ②对两个传感器进行调零

③用另一根绳在O点悬挂一个钩码，记录两个传感器的读数 ④取下钩码，移动传感器A改变θ角 重复上述实验步骤，得到表格.(1)12为________kg(保留一位有效数字)．

(2)本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是 A．因为事先忘记调零

B．何时调零对实验结果没有影响 C．为了消除横杆自身重力对结果的影响 D．可以完全消除实验的误差

解析(1)A传感器中的力均为正值，故A传感器对应的是表中力F1，平衡时，mg＝F1sin θ，当θ＝30°时，F1＝1.001 N，可求得m＝0.05 kg.(2)在挂钩码之前，对传感器进行调零，目的是为了消除横杆自身重力对结果的影响，故C正确．

答案(1)F1 0.05(2)C

6．某同学在学完“力的合成”后，想在家里做实验“验证力的平行四边形定则”．他从学校的实验室里借来两个弹簧秤，按如下步骤进行实验．

A．在墙上贴一张白纸用来记录弹簧秤弹力的大小和方向

B．在一个弹簧秤的下端悬挂一装满水的水杯，记下静止时弹簧秤的读数F

C．将一根大约30 cm长的细线从杯带中穿过，再将细线两端分别拴在两个弹簧秤的挂钩上．在靠近白纸处用手对称地拉开细线，使两个弹簧秤的示数相等，在白纸上记下细线的方向，弹簧秤的示数如图实Ⅲ－13甲所示

D．在白纸上按一定标度作出两个弹簧秤的弹力的图示，如图乙所示，根据力的平行四边形定则可求出这两个力的合力F′

(1)在步骤C中，弹簧秤的读数为________N.(2)在步骤D中，合力F′＝________N.(3)若________，就可以验证力的平行四边形定则．

解析(1)弹簧秤读数时需要估读，最终的读数要以有效数字的形式给出，根据图甲弹簧秤指针的位置，可读出力的大小为3.00 N.(2)根据力的大小可以用线段的长度来表示，利用刻度尺和三角板在图乙上由已知的两个力作出平行四边形，测量出平行四边形的对角线的长度，与标度1 N的长度进行比较，可求出F′的大小为(5.2±0.2)N.(3)若F′在竖直方向且数值与F近似相等，则在实验误差允许的范围内可以验证力的平行四边形定则．

答案(1)3.00(2)5.2±0.2(3)F′在竖直方向且数值与F近似相等