一、實驗目的
1.探究兩個互成角度的力的合成規律。
2.用作圖法檢驗圖形是不是平行四邊形。
二、實驗器材
方木板、白紙、彈簧測力計(兩隻)、橡皮條、小圓環、細繩套(兩個)、三角板、刻度尺、圖釘(若干)、鉛筆。
三、實驗原理
一個力F的作用效果與兩個共點力F1和F2的共同作用效果都是把橡皮條結點拉伸到某點,則F為F1、F2的合力,作出F和F1、F2的圖示,如果F、F1、F2構成平行四邊形,則說明互成角度的兩個力的合成遵循平行四邊形定則。
四、實驗步驟
1.裝置安裝:在方木板上用圖釘固定一張白紙,如圖甲所示,輕質小圓環掛在橡皮條的一端,在小圓環上繫上兩個細繩套,另一端固定,橡皮條的原長為GE。
2.兩個彈簧測力計的使用:如圖乙所示,用手通過兩個彈簧測力計互成角度地共同拉動小圓環,使其處於O點,橡皮條伸長的長度為OE。用鉛筆描下O點位置、細繩套的方向,並記錄兩彈簧測力計的讀數。
3.一個彈簧測力計的使用:如圖丙所示,改用一個彈簧測力計單獨拉住小圓環,仍使它處於O點,記下彈簧測力計的讀數和細繩套的方向。
4.觀察圖形:如圖丁所示,由紙上O點出發,用力的圖示法畫出拉力F1、F2和F。用虛線把拉力F的箭頭分別與F1、F2的箭頭連接,能看到所圍成的形狀像是一個平行四邊形。
5.實驗結論:兩個力合成時,以表示這兩個力的有向線段為鄰邊作平行四邊形,這兩個鄰邊之間的對角線就代表合力的大小和方向,這個規律叫作平行四邊形定則。
五、誤差分析
1.彈簧測力計使用前沒調零會造成誤差。
2.使用中,彈簧測力計的彈簧和外殼之間、指針和外殼之間或彈簧測力計的外殼和紙面之間有摩擦力存在會造成誤差。
3.兩次測量拉力時,圓環的位置沒有拉到同一點會造成偶然誤差。
4.兩個分力的夾角太小或太大,F1、F2數值太小,應用平行四邊形定則作圖時,會造成偶然誤差。
六、注意事項
1.正確選用彈簧測力計
同一實驗中的兩隻彈簧測力計的選取方法:將兩隻彈簧測力計鉤好後對拉,若兩隻彈簧測力計在對拉過程中,讀數相同,則可選,若不同,應更換直至相同為止。
2.實驗操作
(1)位置不變:在同一次實驗中,將橡皮條拉長後圓環的位置一定要相同。
(2)角度合適:兩個彈簧測力計所拉細繩套的夾角不宜太小,也不宜太大,以60°~100°為宜。
(3)合理作圖:在同一次實驗中,畫力的圖示選定的標度要相同,並且要恰當選定標度,使力的圖示稍大一些。