探究两个互成角度的力的合成规律

实验目的

探究互成角度的两个力的合成规律,验证平行四边形定则。

实验原理

用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮条,与只用一个弹簧测力计拉橡皮条,都使结点到同一位置 O,则两种情形作用效果相同,一个力 F' 就是那两个力的合力。按标度作出 F1、F2 的力的图示,以其为邻边作平行四边形,对角线 F 与 F' 在误差允许范围内大小方向一致,即验证平行四边形定则。

实验器材

• 木板
• 白纸
• 橡皮条
• 细绳套(两个)
• 弹簧测力计(两个)
• 图钉
• 三角板
• 刻度尺和铅笔

实验步骤

1. 用图钉把白纸固定在木板上,橡皮条一端固定在 A 点。
2. 用两个弹簧测力计拉绳套,把结点拉到位置 O,记下 O 点、两力的方向和读数。
3. 只用一个弹簧测力计拉结点到同一位置 O,记下方向和读数 F'。
4. 选定标度,作出 F1、F2 的力的图示,并作平行四边形。
5. 画出对角线 F,与 F' 比较大小和方向。
6. 改变两力夹角再做几次。

实验现象与结论

以 F1、F2 为邻边作出的平行四边形,其对角线 F 与单独一个力的拉力 F' 在误差允许范围内大小相等、方向一致。结论:互成角度的两个力的合成遵循平行四边形定则。

注意事项

• 弹簧测力计使用前先校零
• 拉力不得超过测力计量程
• 拉绳时测力计与木板平行,读数时视线正对刻度
• 两分力夹角不宜过大或过小

常见问题

为什么两次都要把结点拉到同一位置 O?

这样才能保证两次力的作用效果相同,一个力才能等效替代两个力。

F 与 F' 不完全重合是什么原因?

主要是读数、作图和方向记录的误差,在误差允许范围内相符即可。