共點(diǎn)力的合成與分解實(shí)驗(yàn)
“共點(diǎn)力的合成”實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)
江蘇 李亞洲
在做“兩個(gè)共點(diǎn)力的合成”實(shí)驗(yàn)時(shí),很多同學(xué)都會(huì)不經(jīng)意的犯一些錯(cuò).下面我們就把該實(shí)驗(yàn)中容易出錯(cuò)的地方加以總結(jié),以此來引起同學(xué)們的注意.
一、注意彈簧測(cè)力計(jì)的選取和使用
1.彈簧測(cè)力計(jì)使用前應(yīng)將彈簧測(cè)力計(jì)水平放置,然后檢查、矯正零點(diǎn).需了解彈簧測(cè)力計(jì)的量程、單位和最小刻度,讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)刻度線.
2.選擇彈簧測(cè)力計(jì)時(shí),可將兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)自由端鉤在一起沿水平方向?qū)?看兩個(gè)讀數(shù)是否一樣,若一樣才能使用.
3.彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)拉力時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)方向和所測(cè)拉力方向要一致,彈簧、指針、拉桿都不要與刻度板和刻度板末端的限位卡發(fā)生摩擦.橡皮條、彈簧測(cè)力計(jì)和細(xì)繩套應(yīng)位于與紙面平行的同一平面內(nèi).
4.在不超出彈簧測(cè)力計(jì)量程的條件下,應(yīng)該盡可能使彈簧測(cè)力計(jì)的拉力大一些.
二、注意橡皮條的選取和使用
1.不要用老化的橡皮條,檢查方法是用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條,要反復(fù)做幾次使橡皮條拉伸到相同的長(zhǎng)度看彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)有無變化.
2.可用兩根橡皮筋并聯(lián)使用以增大其勁度系數(shù).
3.同一次實(shí)驗(yàn)中,橡皮筋的結(jié)點(diǎn)O的位置一定要相同.
例、在《兩個(gè)共點(diǎn)力的合成》實(shí)驗(yàn)中,橡皮條的一端固定在木板上,用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)把橡皮條的另一端拉到某一確定的O點(diǎn),以下操作中錯(cuò)誤的是 （ ）
A.同一次實(shí)驗(yàn)過程中,O點(diǎn)的位置允許變動(dòng)
B.實(shí)驗(yàn)中,彈簧測(cè)力計(jì)必須保持與木板平行,讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)刻度
C.實(shí)驗(yàn)中,先將其中一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)沿某一方向拉到最大量程,然后只需調(diào)節(jié)另一彈簧測(cè)力計(jì)的大小和方向,把橡皮條的另一端拉到O點(diǎn)
D.實(shí)驗(yàn)中,把橡皮條的另一端拉到O點(diǎn)時(shí),兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)之間夾角應(yīng)取90°,以便于算出合力大小
解析：從橡皮條固定點(diǎn)到O點(diǎn)的連線,是合力的作用線方向,如果O點(diǎn)變動(dòng),那么合力的大小、方向都要變化,就不能驗(yàn)證力的平行四邊形定則,故A選項(xiàng)說法錯(cuò).C選項(xiàng)中,因一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)已拉到最大量程,再通過另一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條到O點(diǎn)時(shí),第一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)可能超過最大量程,造成損壞,或讀數(shù)不準(zhǔn),故C選項(xiàng)錯(cuò).互成角度的兩個(gè)力的合成,是利用平行四邊形定則進(jìn)行合成,兩個(gè)分力成任意角度都適用,不必成90°角,因此本題答案為ACD.
三、注意紙張的選取和作圖
1.白紙不要選的過小,畫力的圖示應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)膯挝婚L(zhǎng)度,畫分力F1、F2的合力時(shí)要準(zhǔn)確,圖要盡可能畫得大些,以使測(cè)量值的最后一位估讀數(shù)字在圖上能準(zhǔn)確表示出來.
2.嚴(yán)格按力的圖示要求和幾何方法求出力的合力.
自我檢測(cè)
例1、如圖所示,是甲、乙兩位同學(xué)在《互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力的合成》實(shí)驗(yàn)中得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,若用F表示兩個(gè)分力F1、F2的合力,用F＇表示F1和F2的等效力,則可以判斷哪一個(gè)同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是尊重事實(shí)的?
解析：由題設(shè)可知,F為F1和F2的合力,通過平行四邊形定則所得,由于實(shí)驗(yàn)都存在誤差,所以求出的合力F的方向與橡皮條不在一條直線上是正常的.而F＇是F1和F2的等效力,即用一只彈簧秤拉橡皮條時(shí)的拉力,顯然F＇的方向應(yīng)與橡皮條在一條直線上,故甲同學(xué)是尊重事實(shí)的.
點(diǎn)評(píng)：本題解答的焦點(diǎn)在F＇的方向確定上.兩位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都有誤差,這是正常的,但乙同學(xué)很明顯在F＇的方向的確定上違背了實(shí)驗(yàn)的要求,作圖是錯(cuò)誤的.