力的合成实验分析及改进

发布时间：2020-08-03 07:20:41 来源：文档文库

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力的合成实验分析及改进

湖北省郧县第一中学(442500) 魏自成

【摘要】@@ 互成角度的二力合成实验,其主要目的是验证两个共点力合成的平行四边形法则,但由于教材中提供的实验方法存在着多处不足,从而使实际合力与理论合力在大小和方向上偏差较大,多数学生对四边形法则持怀疑态度,为提高实验精度,减小偏差,消除疑虑,本文对原实验做以下分析.

【期刊名称】中小学实验与装备

【年(卷),期】2010(020)006

【总页数】1

互成角度的二力合成实验,其主要目的是验证两个共点力合成的平行四边形法则,但由于教材中提供的实验方法存在着多处不足,从而使实际合力与理论合力在大小和方向上偏差较大,多数学生对四边形法则持怀疑态度,为提高实验精度,减小偏差,消除疑虑,本文对原实验做以下分析。

1 原实验的不足之处

原实验存在以下不足之处。

①水平放置,直观性差,演示时不利于学生观察;②两手同时用弹簧秤拉绳套时,不便于描下结点位置及细绳的方向,一人不能独立操作;③对弹簧的要求较高(两弹簧秤的规格要求相同,准确度高,对拉时,必须二者示数相同,变化情况相同);④容易发生弹簧卡壳,产生弹簧外壳与纸面间的摩擦,使其弹簧示数不等于绳上的力;⑤因弹簧外壳厚度的影响,很难保证弹簧轴线、细绳、橡皮条三线共面且与木板严格平行。

2 实验改进

2.1 改进装置

如图 1所示。

2.1.1 在方木板上装两个竖直支架。

2.1.2 在靠近支架的一端,开一狭缝,在狭缝上装上两个可固定、可自由移动的光滑定滑轮(带凹槽)。

2.2 部分器材的更换

在原有器材中,去掉弹簧秤,添加几个钩码,一架天平,一只砂桶,适量细砂。

2.3 操作步骤

2.3.1 用图钉把白纸钉在竖直的方木板上。

2.3.2 橡皮条的一端用图钉固定在木板上方中间部位的A点,另一端拴上两个细绳套。

2.3.3 把两个定滑轮拉开一定的间距固定好,挂上钩码的绳套紧靠木板放置在定滑轮上,记下两边钩码的质量,结点O的位置及两细绳的方向。

2.3.4 以质量作单位,确定标度,作平行四边形,画出“合力F”的方向,求出“F”的大小,

2.3.5 从定滑轮上取下两个绳套,将砂桶挂在其中一个绳套上,向桶内缓慢倒入细砂,至到结点与上次完全重合,取下砂桶,称其总质量,记下读数和细绳的方向,根据相同的标度,做出实际“合力F1”图示。

2.3.6 比较F与F1大小和方向。

2.3.7 重复上述操作两次。

3 优点

①为一人单独操作带来极大方便。②方木板竖直放置,增强了直观效果。③定滑轮的采用,弹簧秤的废弃。保证了橡皮条、细绳的共面且与木板的平行,避免了绳间夹角与纸面上投影夹角的误差。④钩码的使用,天平的一次读数,减少了偶然误差。⑤定滑轮的作用,使得钩码的重力大小等于对细绳的拉力,同一地点,重力与质量成正比关系,可免去质量与力的换算,直接用质量代替力的数值,确定标度,平行四边形。