实验3 验证平行四边形定则-2025年高考物理必考实验重难点突破（原卷版）（高考实验）.docx

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实验3验证平行四边形定则

目录

01新高考命题热点

02核心考点综述

1）实验目的

2）实验原理

3）实验器材

4）实验操作

5）数据处理

6）误差分析

7）注意事项

8）核心考点

03典型真题精练

04创新实验新考法

1）理解平行四边形定则

2）实验设计与操作

3）数据处理与分析

4）等效替代思想的理解

5）实验技能的培养

05分层强化训练

“验证平行四边形定则”这一经典实验涌现诸多命题热点。实验原理深度剖析是关键，要求学生透彻理解力的合成遵循平行四边形法则，不仅能背诵公式，更能结合矢量三角形、三角函数等知识，灵活推导合力与分力关系，应对复杂情境下的理论考查。

实验操作细节常考不衰，如弹簧测力计的正确使用，从调零、读数方法到如何避免弹簧与外壳摩擦，任何疏忽都可能造成误差，以此检验学生实操规范性。

从数据处理层面，给定多组实验数据，让学生绘制力的图示、构建平行四边形找合力，并与实际测量合力对比，分析误差，强化学生数形结合及误差分析能力。同时，结合现代科技手段，如利用传感器测量力，与传统实验对比优劣，使学生紧跟时代步伐，拓展物理思维视野。

一、实验目的

验证平行四边形定则：通过实验验证两个互成角度的共点力合成的平行四边形定则，即两个力可以合成为一个力，且这个合力的大小和方向由这两个力按平行四边形法则确定。

培养实验能力：培养学生应用作图法处理实验数据和得出结论的能力，以及理解等效替代思想在实验中的应用。

二、实验原理

等效替代法：一个力的作用效果和两个力的作用效果相同，通过使橡皮条伸长到同一点来实现等效，即用一个力替代两个互成角度的力的合力，若按平行四边形定则作出的合力与实际测量的合力在误差允许范围内相等，则验证了该定则。

平行四边形定则：明确互成角度的两个力合成时，以这两个力为邻边作平行四边形，其对角线就表示合力的大小和方向。

三、实验器材

方木板、白纸、弹簧测力计（两个）、三角板、刻度尺、图钉（若干）、细芯铅笔、橡皮条、细绳套（两个）

四、实验操作

1、准备阶段：

（1）用图钉把白纸钉在平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。

2.两力合成阶段：

（1）用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置O。

（2）记录两个弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两条细绳套的方向。

（3）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个弹簧测力计的读数F1、F2的图示。

（4）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，即为合力F的图示。

3.等效替代阶段：

（1）只用一个弹簧测力计钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样的位置O。

（2）记下弹簧测力计的读数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个弹簧测力计的拉力F的图示。

4.比较与验证阶段：

比较力F与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向。改变两个力F1、F2的大小和夹角，重复实验两次，以验证结果的普遍性。

五、数据处理

力的图示：用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出两只弹簧测力计的拉力F?和F?的图示，并以F?和F?为邻边作平行四边形，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；再用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出拉力F的图示。

结果比较：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。

六、误差分析

系统误差：主要来源于弹簧测力计本身的误差，如弹簧测力计的精度、指针的零点不准等。可选择较精确的弹簧测力计来减小系统误差。

偶然误差：包括读数误差和作图误差等。读数时要尽量保证在弹簧测力计数据允许的条件下，使读数大一些，并且眼睛要正视刻度；作图时要严格使用作图工具，确保两分力夹角合适，一般在60°～120°之间为宜，且两力的对边一定要平行。

七、注意事项

1.在使用前要先校准零点，再用标准钩码检查是否准确。

2.选择两个规格相同的弹簧测力计，确保读数准确。

3.使用时弹簧测力计应与木板平行，以确保测量准确。

4.在满足合力不超过弹簧测力计量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下，应使拉力尽量大一些，以减小误差。

5.拉橡皮条的细线要长些，标记两条细线方向的两点要尽可能远些，以提高作图精度。

6.两个分力间的夹角不宜过大或过小，一般取60°~120°为宜，以减小作图误差。

7.在实验过程中，要确保橡皮条拉长时结点到达的位置一定要相同，以保证等效替代的准确性。

8.作图时用刻度尺借助于三角板，使表示两力的对边一定要平行，以提高作图精度。

八、核心考点

理解平行四边形定则：掌握平行