高中物理實(shí)驗(yàn):力的合成和分解

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

各科成績(jī)的提高是同學(xué)們提高總體學(xué)習(xí)成績(jī)的重要途徑,大家一定要在平時(shí)的練習(xí)中不斷積累,小編為大家整理了高中物理實(shí)驗(yàn):力的合成和分解,希望同學(xué)們牢牢掌握,不斷取得進(jìn)步!

1、共點(diǎn)力的合成與分解

實(shí)驗(yàn)儀器:力的合成分解演示器(J2152)、鉤碼(一盒)、平行四邊形演示器

教師操作:把演示器按事先選定的分力夾角和分力大小,調(diào)整位置和選配鉤碼個(gè)數(shù);把匯力環(huán)上部連接的測(cè)力計(jì)由引力器拉引來(lái)調(diào)節(jié)角度,并還要調(diào)節(jié)拉引力距離,使匯力環(huán)懸空,目測(cè)與坐標(biāo)盤同心;改變分力夾角,重做上邊實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論:此時(shí)測(cè)力計(jì)的讀數(shù)就是合力的大小;分力夾角越小合力越大,分力夾角趨于180度時(shí)合力趨近零。

力的合成分解演示器:

教師操作:用平行四邊形演示器O點(diǎn)孔套在坐標(biāo)盤中心桿上,調(diào)整平行四邊形重合實(shí)驗(yàn)所形成四邊形,用緊固螺帽壓緊,學(xué)生可直觀的在演示器上看出矢量作圖。

2、驗(yàn)證力的平行四邊形定則(學(xué)生實(shí)驗(yàn))

實(shí)驗(yàn)儀器:方木板、白紙、橡皮筋、細(xì)繩套2根、平板測(cè)力計(jì)2只、刻度尺、量角器、鉛筆、圖釘3-5個(gè)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力合成的平行四邊形定則。

實(shí)驗(yàn)原理:一個(gè)力F的作用效果與兩個(gè)共點(diǎn)力F1和F2的共點(diǎn)作用效果都是把橡皮筋拉伸到某點(diǎn),所以F為F1和F2的合力。做出F的圖示,再根據(jù)平行四邊形定則做出F1和F2的合力F?的圖示,比較F?和F是否大小相等,方向相同。

學(xué)生操作:

(1)白紙用圖釘固定在方木板上;橡皮筋一端用圖釘固定在白紙上,另一端拴上兩根細(xì)繩套。

(2)用兩只測(cè)力計(jì)沿不同方向拉細(xì)繩套,記下橡皮筋伸長(zhǎng)到的位置O,兩只測(cè)力計(jì)的方向及讀數(shù)F1、F2,做出兩個(gè)力的圖示,以兩個(gè)力為臨邊做平行四邊形,對(duì)角線即為理論上的合力F?,量出它的大小。

(3)只用一只測(cè)力計(jì)鉤住細(xì)繩套,將橡皮筋拉到O,記下測(cè)力計(jì)方向及讀數(shù)F,做出它的圖示。

(3)比較F?與F的大小與方向。

(4)改變兩個(gè)力F1、F2的大小和夾角,重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論:在誤差允許范圍內(nèi),證明了平行四邊形定則成立。

注意事項(xiàng):

(1)同一實(shí)驗(yàn)中的兩只彈簧測(cè)力計(jì)的選取方法是:將兩只彈簧測(cè)力計(jì)鉤好后對(duì)拉,若兩只彈簧測(cè)力計(jì)在拉的過(guò)程中讀數(shù)相同,則可選,若不同,應(yīng)另?yè)Q,直到相同為止;使用時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)與板面平行。

(2)在滿足合力不超過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)量程及橡皮筋形變不超過(guò)彈性限度的條件下,應(yīng)使拉力盡量大一些,以減小誤差。

(3)畫力的圖示時(shí),應(yīng)選定恰當(dāng)?shù)臉?biāo)度,盡量使圖畫得大一些,但也不要太大而畫出紙外;要嚴(yán)格按力的圖示要求和幾何作圖法作圖。

(4)在同一次實(shí)驗(yàn)中,橡皮筋拉長(zhǎng)后的節(jié)點(diǎn)O位置一定要相同。

(5)由作圖法得到的F和實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到的F?不可能完全符合,但在誤差允許范圍內(nèi)可認(rèn)為是F和F?符合即可。

誤差分析:

(1)本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來(lái)源——彈簧秤本身的誤差、讀數(shù)誤差、作圖誤差。

(2)減小誤差的方法——讀數(shù)時(shí)眼睛一定要正視,要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄,兩個(gè)力的對(duì)邊一定要平行;兩個(gè)分力F1、F2間夾角θ越大,用平行四邊形作圖得出的合力F?的誤差ΔF也越大,所以實(shí)驗(yàn)中不要把θ取得太大。

3、研究有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡條件

實(shí)驗(yàn)儀器:力矩盤(J2124型)、方座支架(J1102型)、鉤碼(J2106M)、杠桿(J2119型)、測(cè)力計(jì)(J2104型)、三角板、直別針若干

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)研究有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體在外力作用下平衡的條件,進(jìn)一步明確力矩的概念。

教師操作:

(1)將力矩盤和一橫桿安裝在支架上,使盤可繞水平軸自由靈活地轉(zhuǎn)動(dòng),調(diào)節(jié)盤面使其在豎直平面內(nèi)。在盤面上貼一張白紙。

(2)取四根直別針,將四根細(xì)線固定在盤面上,固定的位置可任意選定,但相互間距離不可取得太小。

(3)在三根細(xì)繩的末端掛上不同質(zhì)量的鉤碼,第四根細(xì)繩掛上測(cè)力計(jì),測(cè)力計(jì)的另一端掛在橫桿上,使它對(duì)盤的拉力斜向上方。持力矩盤靜止后,在白紙上標(biāo)出各懸線的懸點(diǎn)(即直別針的位置)和懸線的方向,即作用在力矩盤上各力的作用點(diǎn)和方向。標(biāo)出力矩盤軸心的位置。

(4)取下白紙,量出各力的力臂L的長(zhǎng)度,將各力的大小F與對(duì)應(yīng)的力臂值記在下面表格內(nèi)(填寫時(shí)應(yīng)注明力矩M的正、負(fù)號(hào),順時(shí)針?lè)较虻牧貫樨?fù),反時(shí)針?lè)较虻牧貫檎?。

(5)改變各力的作用點(diǎn)和大小,重復(fù)以上的實(shí)驗(yàn)。

注意事項(xiàng):

(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)不應(yīng)使力矩盤向后仰,否則懸線要與盤的下邊沿發(fā)生摩擦,增大實(shí)驗(yàn)誤差。為使力矩盤能靈活轉(zhuǎn)動(dòng),必要時(shí)可在軸上加少許潤(rùn)滑油。

(2)測(cè)力計(jì)的拉力不能向下,否則將會(huì)由于測(cè)力計(jì)本身所受的重力而產(chǎn)生誤差。測(cè)力計(jì)如果處于水平,彈簧和秤殼之間的摩擦也會(huì)影響結(jié)果。

(3)有的力矩盤上畫有一組同心圓,須注意只有受力方向與懸點(diǎn)所在的圓周相切時(shí),圓半徑才等于力臂的大小。一般情況下,力臂只能通過(guò)從轉(zhuǎn)軸到力的作用線的垂直距離來(lái)測(cè)量。

4、共點(diǎn)力作用下物體的平衡

實(shí)驗(yàn)儀器:方木板、白紙、圖釘、橡皮條、測(cè)力計(jì)3個(gè)(J2104型)、細(xì)線、直尺和三角板、小鐵環(huán)(直徑為5毫米的螺母即可)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)掌握利用力的平行四邊形定則解決共點(diǎn)力的平衡條件等問(wèn)題的方法,從而加深對(duì)共點(diǎn)力的平衡條件的認(rèn)識(shí)。

教師操作:

(1)將方木板平放在桌上,用圖釘將白紙釘在板上。三條細(xì)線將三個(gè)測(cè)力計(jì)的掛鉤系在小鐵環(huán)上。

(2)將小鐵環(huán)放在方木板上,固定一個(gè)測(cè)力計(jì),沿兩個(gè)不同的方向拉另外兩個(gè)測(cè)力計(jì)。平衡后,讀出測(cè)力計(jì)上拉力的大小F1、F2、F3,并在紙上按一定的標(biāo)度,用有向線段畫出三個(gè)力F1、F2、F3。把這三個(gè)有向線段廷長(zhǎng),其延長(zhǎng)線交于一點(diǎn),說(shuō)明這三個(gè)力是共點(diǎn)力。

(3)去掉測(cè)力計(jì)和小鐵環(huán)。沿力的作用線方向移動(dòng)三個(gè)有向線段,使其始端交于一點(diǎn)O,按平行四邊形定則求出F1和F2的合力F12。比較F12和F3,在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)它們的大小相等、方向相反,是一對(duì)平衡力,即它們的合力為零。由此可以得出F1、F2、F3的合力為零是物體平衡的條件,如果有更多的測(cè)力計(jì),可以用細(xì)線將幾個(gè)測(cè)力計(jì)與小鐵環(huán)相連,照步驟2、3那樣,畫出這些作用在小鐵環(huán)上的力F1、F2、F3、F4……,它們?nèi)允枪颤c(diǎn)力,其合力仍為零,從而得出多個(gè)共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件也是合力等于零。

注意事項(xiàng):

(1)實(shí)驗(yàn)中所說(shuō)的共點(diǎn)力是在同一平面內(nèi)的,所以實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)使各個(gè)力都與木板平行,且與木板的距離相等。

(2)實(shí)驗(yàn)中方木板應(yīng)處于水平位置,避免重力的影響,否則實(shí)驗(yàn)的誤差會(huì)增大。

本文就是為大家整理的高中物理實(shí)驗(yàn):力的合成和分解,希望能為大家的學(xué)習(xí)帶來(lái)幫助,不斷進(jìn)步,取得優(yōu)異的成績(jī)。


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