巧用圓盤測力計演示力的分解

廣東省中山市第一中學(xué)(528400) 邱錦輝

1 引言

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

2 實驗裝置及其制作

實驗裝置如圖1所示,由2個圓盤測力計和木板構(gòu)成。2個圓盤測力計固定在同1個長木板上,左邊的圓盤測力計可以用來測壓力,右邊的圓盤測力計可以測壓力和拉力。

圖1 實驗裝置

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行探究。具體實驗步驟如下。

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

其次,將裝置的右側(cè)逐漸抬高,觀察2個圓盤測力計示數(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。并且這兩個分力隨著斜面傾角的變化而變化。

最后,選取幾個特殊角度(30°、45°、60°)來定量驗證重力的分力和重力之間的關(guān)系。進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力計上,讀出重力的大小。

其次,用一個斜向上的拉力作用于物體上,觀察圓盤測力計示數(shù)的變化如圖2所示。這說明斜拉力對重物有向上拉的效果,并且這個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

本實驗通過對圓盤測力計的巧妙使用,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。