“力的分解”定量演示儀

【摘 要】本套實驗器材可用于“按效果分解力”時尋找力的作用效果，并根據等效替代原理尋找兩分力的實驗值，檢驗它是否與理論值相同，從而驗證力可以按效果分解，通過該實驗還可以總結出“按效果分解力”的步驟。

【關鍵詞】力的分解 效果 定量

【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2013）31-0128-01

“力的分解”是高中物理必修一第三章的內容，學生在學習了“力的基本知識”和“力的合成”后，已經初步掌握了如何用平行四邊形定則進行力的計算；然而，力的分解具有不唯一性，在具體物理情境下應如何進行呢？所以本節內容的重點是按效果分解力，而如何尋找力的效果，則成為難點。

在教材上，按效果分解力是直接呈現的，學生沒有一個知識建立的過程，因而部分學生無法接受，在后面的學習中始終感到困難；基于該種現狀，制作了本套實驗器材，其設計目的是：力求把物理情境呈現給學生，通過探究了解知識建立的過程，確立解決問題的方法。

一 實驗方法

實驗研究的主體是一個安裝指示桿的負重小車，車尾拴了一個橡皮條，橡皮條的另一端固定在框架上，小車的下面是一臺電子秤。橡皮條和電子秤是用來顯示力的作用效果的。

具體實驗步驟如下：

第一，當斜拉繩跨過定滑輪并加掛鉤碼后，即對小車產生了一個斜拉力，如圖1所示。

第二，記錄力的作用效果：移動標示尺⑤上的游標⑥到達標示桿位置，記錄電子秤的讀數，斜拉力的效果即被記錄。

第三，計算兩分力的理論值：如圖2所示，調節量角器指針，測出豎直繩與傾斜繩夾角θ，測量鉤碼重量G，根據三角函數知識：F1=Gcosθ，F2=Gsinθ。

第四，測量兩分力的實驗值：如圖3所示。調節帶重錘線的滑輪的水平位置，保證圖3中豎直繩與重錘線⑦平行，調節限位孔⑨的高度，保證水平繩的水平，撤除鉤碼牽引，改用兩繩分別沿水平方向與豎直方向同時拉小車。調節兩繩拉力大小，直到指示桿的位置以及電子秤的示數與之前記錄相同，此時記錄兩

彈簧秤示數。

第五，比較兩

彈簧秤示數與兩分

力的理論值是否相

同，從而驗證力可

以按效果分解。

二 實驗的幾組數據

三 總結

通過實驗數據可看出，在誤差允許范圍內，實驗是成功的（水平方向誤差較大的原因是由于車輪的摩擦力作用，可以通過增加砝碼個數減小相對誤差）。此時教師可以帶領學生一起總結按效果分解力的步驟：（1）尋找力的效果；（2）確定兩分力方向；（3）作出平行四邊形；（4）計算兩分力大小。

學生在實驗過程中，不但獲得了“力可以按效果分解”的結論，而且體會了如何“按效果分解力”的過程，找到了分解力的步驟，體現了探究學習的思想。

〔責任編輯：高照〕