廣東省中山市第一中學(xué)(528400) 邱錦輝

1 引言

通過演示實(shí)驗(yàn)來探究力的分解效果是突破力的分解教學(xué)難點(diǎn)的一個(gè)重要手段。傳統(tǒng)力的分解的課堂演示實(shí)驗(yàn)大多只能定性演示力的分解的效果。本文巧妙利用圓盤測(cè)力計(jì)自制力的分解演示教具。相比其他測(cè)力計(jì),圓盤測(cè)力計(jì)用于演示實(shí)驗(yàn)有許多優(yōu)勢(shì)。首先,圓盤測(cè)力計(jì)上的示數(shù)不再以彈簧伸長(zhǎng)的多少來表示,而是轉(zhuǎn)化為指針的偏轉(zhuǎn)角度大小來反映。圓盤測(cè)力計(jì)的大圓刻度盤和長(zhǎng)指針可以有效增大實(shí)驗(yàn)的可見度和直觀性。其次圓盤測(cè)力計(jì)可以靈活地應(yīng)用于水平、斜向、反向上來測(cè)各個(gè)方向的力,使得各種方向力的同時(shí)測(cè)量變?yōu)榭赡?。因?本教具除了能直觀的展示力的分解效果,還能對(duì)分解的效果進(jìn)行定量的觀測(cè)和分析。

2 實(shí)驗(yàn)裝置及其制作

實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示,由2個(gè)圓盤測(cè)力計(jì)和木板構(gòu)成。2個(gè)圓盤測(cè)力計(jì)固定在同1個(gè)長(zhǎng)木板上,左邊的圓盤測(cè)力計(jì)可以用來測(cè)壓力,右邊的圓盤測(cè)力計(jì)可以測(cè)壓力和拉力。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置

3 演示力的分解效果

3.1 斜面模型重力的分解

斜面模型是生活中最常見的物理模型,在斜面模型中重力的分解效果如何,隨著斜面傾角的變化,重力的分解效果將發(fā)生怎樣的變化? 這些問題可以通過本裝置進(jìn)行探究。具體實(shí)驗(yàn)步驟如下。

首先,在水平狀態(tài)下,通過左邊的圓盤測(cè)力計(jì)測(cè)出重力的大小。然后重物的右端通過細(xì)線與右邊的圓盤測(cè)力計(jì)相連。調(diào)節(jié)裝置使重物右端與右邊圓盤測(cè)力計(jì)的測(cè)力桿保持水平。

其次,將裝置的右側(cè)逐漸抬高,觀察2個(gè)圓盤測(cè)力計(jì)示數(shù)的變化,發(fā)現(xiàn)隨著角度的增大,左邊圓盤的示數(shù)在減小,右邊圓盤的示數(shù)在增大。通過分析得到,重力有垂直斜面下壓的效果和沿斜面下拉的效果。并且這兩個(gè)分力隨著斜面傾角的變化而變化。

最后,選取幾個(gè)特殊角度(30°、45°、60°)來定量驗(yàn)證重力的分力和重力之間的關(guān)系。進(jìn)而證明斜面模型中重力的分解滿足G1＝Gsinα、G2＝Gcosα。

3.2 水平面斜拉模型拉力的分解

首先,在水平狀態(tài)下,將一重物置于左邊的圓盤測(cè)力計(jì)上,讀出重力的大小。

其次,用一個(gè)斜向上的拉力作用于物體上,觀察圓盤測(cè)力計(jì)示數(shù)的變化如圖2所示。這說明斜拉力對(duì)重物有向上拉的效果,并且這個(gè)效果隨著拉力的大小和角度的變化而變化。

圖2 水平面斜拉模型拉力的分解

4 結(jié)束語

本實(shí)驗(yàn)通過對(duì)圓盤測(cè)力計(jì)的巧妙使用,能更加直觀的展示力的分解效果,并且能定量的測(cè)出分力的大小,能更好的應(yīng)用于課堂教學(xué),增加課堂教學(xué)效果。