簡易力的合成演示器的制作和使用

1、簡易力的合成演示器的制作和使用“力的合成”法則在初中和高中物理教學(xué)中雖然在內(nèi)容和理解層次上有所不同，但都是這兩個(gè)階段涉及的力學(xué)知識中的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)證明，通過實(shí)驗(yàn)為學(xué)生提供盡可能精確的事實(shí)性實(shí)驗(yàn)依據(jù)是幫助學(xué)生正確理解這一問題的最關(guān)鍵所在。為此，筆者設(shè)計(jì)了一套制作簡單，易操作，且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯的“力的合成演示器”裝置，觀介紹如下，供大家參考。1 器材直徑約5cm、規(guī)格相同的滑輪3個(gè)，長 80cm、寬60cm、厚約23cm的木板一塊，長約 56cm、勁度系數(shù)較小的彈簧一根，長約60cm一端帶掛鉤的光滑尼龍線3根（最好是釣魚竿上用的釣絲）。2 制作將木板的一面創(chuàng)光，涂上黑板漆，制成一塊

2、教學(xué)用黑板后固定在支架上，將三個(gè)滑輪和彈簧用鋼釘按實(shí)驗(yàn)裝置圖1所示規(guī)格固定在木板上（要求：在固定上述器材時(shí)，必須使滑輪上邊緣和彈簧右端的掛鉤保持同一直線，并且滑輪和彈簧都離開板面一定距離，以避免彈簧和操作過程中所控物體和鉤碼與極面摩擦產(chǎn)生較大誤差），力的合成演示器就制成了。3 操作過程及實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 幫助初中學(xué)生歸納總結(jié)同一直線上二力的合成法則（1）演示同一直線上、方向相同的兩個(gè)力的合成。如圖2（a）所示，將兩根帶掛鉤的尼龍線固定在彈簧的掛鉤上，分別繞過滑輪2和3，在滑輪2上掛3個(gè)鉤碼，在滑輪3上掛2個(gè)鉤碼，用粉筆標(biāo)記出彈簧末端伸長到的位置O點(diǎn)，然后按裝置圖2（b）所示，撤去滑輪3上的絲線，將

3、滑輪2上掛5個(gè)鉤碼，我們看到彈簧會同樣伸長到O點(diǎn)位置該實(shí)驗(yàn)通過比較彈簧伸長到的長度和彈簧的伸長（或縮短）直觀的為學(xué)生展現(xiàn)出同一直線上、方向相同的兩個(gè)力的合力的大小和方向。（2）演示同一直線上、方向相反的兩個(gè)力的合成。如圖3（a）所示，將兩極帶掛鉤的尼龍線固定在彈簧的掛鉤上，分別繞過滑輪1和2，在滑輪1上掛2個(gè)鉤碼，在滑輪2上掛3個(gè)鉤碼，標(biāo)記出彈簧末端伸長到的位置O點(diǎn)，然后如圖3（b）所示，撤去滑輪上的所有鉤碼和滑輪1上的絲線，在滑輪2上掛1個(gè)鉤碼，我們看到彈簧也同樣伸長到O點(diǎn)位置。用最直觀的實(shí)驗(yàn)事實(shí)為學(xué)生展現(xiàn)出同一直線上、方向相反的兩個(gè)力的合力的大小和方向。32 幫助高中學(xué)生歸納總結(jié)互成角度的

4、二力合成法則說明：如裝置圖4、圖5、圖6所示圖中的研究對象C是完全相同的物體，三圖中用來吊起研究物體的是同一些完全相同的鉤碼。將三個(gè)滑輪均沿鋼釘向外移動34 cm以掛上物體不與木板摩擦為準(zhǔn)。操作過程和實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?）如圖4所示，在滑輪2的一邊掛一物體，另一邊掛上相應(yīng)的鉤碼，讓物體和鉤碼處于靜止?fàn)顟B(tài)，記下滑輪右邊所掛鉤碼個(gè)數(shù)，并根據(jù)鉤碼重力求出物體所受重力C。（2）按圖5所示，在滑輪1和2上掛好物體和鉤碼，通過調(diào)節(jié)兩邊鉤碼個(gè)數(shù)使物體和鉤碼處于靜止后，用錨點(diǎn)法根據(jù)鉤碼重力沿懸線AB和AC在木板上作出拉物體的兩個(gè)力的圖示，然后由讀出的物體重力作出合力的圖示AD，將合力與其兩分力的端點(diǎn)連接起來，即可得到一個(gè)平行四邊形。從而引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)出互成角度的二力合成遵循平行四邊形定則（3）按圖6所示，在滑輪1和3上掛好物體和鉤碼，重復(fù)步驟2的操作過程。不僅可以為學(xué)生進(jìn)一步驗(yàn)證“互成角度的二力合成遵循平行四邊形定則”這一結(jié)論，而且可以通過讓學(xué)生分析比較步驟2和步驟3中兩分力的夾角大小變化引起的合力大小的變化，引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)出合力大小與兩分力