自制“力的分解、分力關系演示儀”

劉明河+孟令珍

高中物理教學中，“力的分解”是靜力學的一大難點。物理實驗室現有的演示儀構造簡單，無法呈現兩個分力之間的動態變化關系，教師講解此類問題時往往要通過作圖和語言說明，導致學生很難理解，因此迫切需要一種直觀形象的演示教具來幫助學生學習。

“力的分解、分力關系演示儀”提供了一種操作方便且形象直觀的力的分解的教學演示，既可幫助教師講解合力不變、兩分力變化時的相互影響及變化的關鍵點，也可用于學生自己動手分析研究。

一、制作材料

透明玻璃板制作的控制連桿2個；透明玻璃板制作的墊片7個；紅色雙色板制作的對角線刻度尺 2個；鋁制鉚釘7個；藍色、綠色雙色板制作的正向鄰邊刻度尺各1個；藍色、綠色雙色板制作的反向鄰邊刻度尺各1個；粘合劑等。

二、制作方法

本實用新型的制作方法主要分為兩步：

第一步，先按圖1所示的圖紙加工成零件。

第二步，如圖2所示，組裝器材。

三、演示內容

由于本演示儀是正反對應的，演示時可以正對學生，教師面對一面操作，讓學生觀察另一面。如圖2四條臨邊刻度尺相交圍成一個封閉的平行四邊形，對角線代表合力F，另外相鄰的臨邊分別表示分力F1、F2，與合力夾角分別為α、θ。在合力大小方向確定的情況下，可做以下形象的演示：

1.一個分力的方向確定時，兩個分力大小的變化；2.同時改變兩個分力角度，演示兩個分力的大小變化情況；3.一個力可以分解為無數對分力；4.放在斜面上的物體，所受重力的兩個分力；5.已知一分力的大小及方向，求另一分力的大小及方向，有唯一解；6.已知兩分力的大小，求兩分力的方向時，紙面內有兩組解；7.已知一分力F1的大小及另一分力F2的方向（與合力F的夾角為α），求分力F1的方向及分力F2的大小，有三種可能：唯一解、兩解或無解。