對驗證力的平行四邊形定則實驗的微小改進

楊德民

(樺川縣第五中學 黑龍江佳木斯 154300)

新課程強調(diào)物理教師不能忽視物理實驗在物理課程中的獨立地位,并能改進實驗.通過實驗教學避免呆板地羅列概念和公式,而讓學生輕松活潑體驗科學探究的過程,真正還給學生一個自由思考的大腦!

基于此,以及在教學中體會到的原來驗證力的平行四邊形定則實驗的欠缺之處,對驗證力的平行四邊形定則實驗進行了微小的改進.

1 改進方法

原來驗證力的平行四邊形定則的實驗,用兩個彈簧測力計,改進后的實驗增加一個彈簧測力計.

2 實驗原理

結(jié)點受三個共點力作用處于平衡狀態(tài),兩個分支繩套上的作用力F1、F2的合力等于主繩套上的作用力F,即F等于F1、F2的合力.以F 1和F2為鄰邊作平行四邊形求出合力F合,比較F和F合的大小和方向,以驗證互成角度的兩個共點力合成時的平行四邊形定則是否正確.

3 實驗器材

彈簧測力計(3只),細繩(長約80 cm,要事先在兩端各系出一個繩套,然后對折,在離對折點約處再系個結(jié)點,這樣在結(jié)點兩側(cè)就形成了一條主繩套和兩條分支繩套),方木板,白紙,三角板,刻度尺,圖釘(幾顆),小釘子(1個),鉛筆.

4 實驗步驟

(1)用圖釘把白紙釘在放于水平桌面的方木板上.

(2)在方木板上邊緣中間部位定一個小釘子,把彈簧測力計的上端掛在釘子上,再把細繩上結(jié)點一側(cè)的主繩套掛在此彈簧測力計的鉤子上.

(3)用兩只彈簧測力計分別鉤住細繩上結(jié)點另一側(cè)的兩條分支繩套,互成角度拉兩條分支繩套,將結(jié)點拉到某一位置,記錄鉤住主繩套彈簧測力計的讀數(shù)F和鉤住兩條分支繩套彈簧測力計的讀數(shù)F1、F2.用鉛筆描下結(jié)點O的位置及此時主繩套和兩條分支繩套的方向.

(4)用鉛筆和刻度尺從結(jié)點O沿兩條分支繩套的方向畫出直線,按選定的標度作出這兩支彈簧測力計的讀數(shù)F1、F2的圖示,并以F1和 F2為鄰邊用刻度尺和三角板作平行四邊形,過O點畫平行四邊形的對角線,即為合力F合的圖示.

(5)用刻度尺從O點沿(3)中記錄的主繩套的方向,按(4)中選定的標度,作出鉤住主繩套彈簧測力計的拉力F的圖示.

(6)比較F與用平行四邊形定則求出的合力F合的大小和方向,得出結(jié)論.

(7)改變兩個力F1、F2的大小和夾角,重復實驗兩次.

5 改進后實驗的效果

改進后的實驗要比原來的實驗操作簡潔,不那么繁瑣,也便于學生理解和掌握.而且,這個實驗裝置還能夠很直接地驗證:兩個分力F1、F2的合力F隨兩個分力F1、F2間的夾角 θ的變化關(guān)系.實驗時保持 F1、F2的大小不變,讓 F1、F2間的夾角 θ由0°逐漸增大到180°,通過鉤住主繩套的彈簧測力計,能很明顯地看到F1、F2的合力F的大小變化.效果非常明顯.

以往我們是通過做平行四邊形或用數(shù)學方法來證明:兩個分力F 1、F2的合力F隨兩個分力F1、F2間的夾角 θ的變化關(guān)系.學生學得比較枯燥、生硬;而通過改進后的實驗學生直接看到了這一變化關(guān)系的結(jié)果,所以理解這一變化關(guān)系就很輕松了,而且記憶也能很牢固、深刻.