对验证力的平行四边形定则实验的微小改进

杨德民

(桦川县第五中学 黑龙江佳木斯 154300)

新课程强调物理教师不能忽视物理实验在物理课程中的独立地位,并能改进实验.通过实验教学避免呆板地罗列概念和公式,而让学生轻松活泼体验科学探究的过程,真正还给学生一个自由思考的大脑!

基于此,以及在教学中体会到的原来验证力的平行四边形定则实验的欠缺之处,对验证力的平行四边形定则实验进行了微小的改进.

1 改进方法

原来验证力的平行四边形定则的实验,用两个弹簧测力计,改进后的实验增加一个弹簧测力计.

2 实验原理

结点受三个共点力作用处于平衡状态,两个分支绳套上的作用力F1、F2的合力等于主绳套上的作用力F,即F等于F1、F2的合力.以F 1和F2为邻边作平行四边形求出合力F合,比较F和F合的大小和方向,以验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则是否正确.

3 实验器材

弹簧测力计(3只),细绳(长约80 cm,要事先在两端各系出一个绳套,然后对折,在离对折点约处再系个结点,这样在结点两侧就形成了一条主绳套和两条分支绳套),方木板,白纸,三角板,刻度尺,图钉(几颗),小钉子(1个),铅笔.

4 实验步骤

(1)用图钉把白纸钉在放于水平桌面的方木板上.

(2)在方木板上边缘中间部位定一个小钉子,把弹簧测力计的上端挂在钉子上,再把细绳上结点一侧的主绳套挂在此弹簧测力计的钩子上.

(3)用两只弹簧测力计分别钩住细绳上结点另一侧的两条分支绳套,互成角度拉两条分支绳套,将结点拉到某一位置,记录钩住主绳套弹簧测力计的读数F和钩住两条分支绳套弹簧测力计的读数F1、F2.用铅笔描下结点O的位置及此时主绳套和两条分支绳套的方向.

(4)用铅笔和刻度尺从结点O沿两条分支绳套的方向画出直线,按选定的标度作出这两支弹簧测力计的读数F1、F2的图示,并以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合的图示.

(5)用刻度尺从O点沿(3)中记录的主绳套的方向,按(4)中选定的标度,作出钩住主绳套弹簧测力计的拉力F的图示.

(6)比较F与用平行四边形定则求出的合力F合的大小和方向,得出结论.

(7)改变两个力F1、F2的大小和夹角,重复实验两次.

5 改进后实验的效果

改进后的实验要比原来的实验操作简洁,不那么繁琐,也便于学生理解和掌握.而且,这个实验装置还能够很直接地验证:两个分力F1、F2的合力F随两个分力F1、F2间的夹角 θ的变化关系.实验时保持 F1、F2的大小不变,让 F1、F2间的夹角 θ由0°逐渐增大到180°,通过钩住主绳套的弹簧测力计,能很明显地看到F1、F2的合力F的大小变化.效果非常明显.

以往我们是通过做平行四边形或用数学方法来证明:两个分力F 1、F2的合力F随两个分力F1、F2间的夹角 θ的变化关系.学生学得比较枯燥、生硬;而通过改进后的实验学生直接看到了这一变化关系的结果,所以理解这一变化关系就很轻松了,而且记忆也能很牢固、深刻.