简介

验证平行四边形定则

两个力合成时,以表示这两个力的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,这就叫做平行四边形定则(parallelogram rule)。

简介

两个矢量合成时,以表示这两个矢量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矢量的大小和方向,这就叫做矢量的平行四边形定则。合矢量的头对一条分矢量的头，合矢量的尾对另一条分矢量的尾。

图中F1与F2夹角为α，合力F与F1夹角为 θ

力的合成的平行四边形定则，只适用于共点力。

验证平行四边形定则

【实验目的】

验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则。

【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同一点，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，则说明互成角度两个力合成时遵循平行四边形定则。

【实验器材】

方木板一块、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(几个)、细芯铅笔。【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，橡皮条的另一端拴上两个细绳套。

2.用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉像皮条,使橡皮条伸长到某一位置O,如图1所示， 记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向。

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方向。

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读数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的大小和方向是否相同。

（白纸钉在木板处,两秤同拉有角度，读数画线选标度，再用一秤拉同处，作出力的矢量图.）

交流与思考

每次实验都必须保证结点的位置保持不变，这体现了怎样的物理思想方法？若两次橡皮条的伸长长度相同,能否验证平行四边形定则？

【注意事项】

1.不要直接以橡皮条端点为结点，可拴一短细绳连两细绳套，以三绳交点为结点，应使结点小些，以便准确地记录结点O的位置。

2.使用弹簧秤前，应先调节零刻度，将两弹簧测力计互相勾着水平拉伸，选择两只读数相同的使用使用时不超过量程,拉弹簧秤时，应使弹簧秤与木板平行。

3.在同一次实验中，橡皮条伸长时的结点位置要相同。

4.被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致，拉动时弹簧不可与外壳相碰或摩擦。

5.读数时应正对、平视刻度。

6.两拉力F1和F2夹角不宜过小，作力的图示，标度要一致。

交流与思考 如何设计实验探究两力合力随角度的变化规律？如何观察合力的变化规律？

保持两力的大小不变，改变两力之间的夹角，使两力的合力发生变化，可以通过观察结点的位置变化，判断合力大小的变化情况，结点离固定点越远，说明两力的合力越大。

【误差分析】

1.用两个测力计拉橡皮条时，橡皮条、细绳和测力计不在同一个平面内，这样两个测力计的水平分力的实际合力比由作图法得到的合力小。

2.结点O的位置和两个测力计的方向画得不准，造成作图的误差。

3.两个分力的起始夹角α太大,如大于120°，再重做两次实验，为保证结点O位置不变（即保证合力不变)，则α变化范围不大，因而测力计示数变化不显著，读数误差大。

4.作图比例不恰当造成作图误差.。

交流与思考 实验时由作图法得到的合力F和单个测力计测量的实际合力F′忘记标注而造成错乱,如何加以区分?

由弹簧测力计测量合力时必须使橡皮条伸直，所以与AO共线的合力表示由单个测力计测量得到的实际合力F′，不共线的合力表示由作图法得到的合力F。