实验目标:
1.验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则。
2.练习用作图法求两个力的合力。
一、实验原理和方法
1.合力F′的确定:一个力F′的作用效果与两个共点力F1与F2共同作用的效果都是把橡皮条拉伸到某点,则F′为F1和F2的合力。
2.合力理论值F的确定:根据平行四边形定则作出F1和F2的合力F的图示。
3.平行四边形定则的验证:在实验误差允许的范围内,比较F′和F是否大小相等,方向相同。
二、实验器材
方木板、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(若干)、铅笔。
三、实验步骤
1.仪器的安装:用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。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,如图所示。
2.操作与记录
(1)两力拉:用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O(如图所示)。用铅笔描下结点O的位置和两条细绳套的方向,并记录弹簧测力计的读数。
(2)一力拉:只用一个弹簧测力计,通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O,记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向。
(3)改变两弹簧测力计拉力的大小和方向,再重做两次实验。
四、数据处理
1.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。
2.用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出实验步骤(2)中弹簧测力计的拉力F′的图示。
3.比较F与F′是否完全重合或几乎完全重合,从而验证平行四边形定则。
五、误差分析
(1)读数误差:弹簧测力计数据在允许的情况下,尽量大一些,读数时眼睛一定要正视,要按有效数字正确读数和记录。
(2)作图误差:
①结点O的位置和两个弹簧测力计的方向画得不准确,造成作图误差。
②两个分力的起始夹角α太大,如大于120°,再重复做两次实验,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,因而弹簧测力计示数变化不显著,读数误差较大,导致作图产生较大误差。
③作图比例不恰当、不准确等造成作图误差。