探究二力合成的规律实验是高中物理课程的一个重要内容，教材实验在实验精度和有效性上存在一些问题
［1］：①用弹簧秤和橡皮筋探究二力合成的规律，控制“等效”存在问题，学生第一次用一个力将橡皮筋拉到等效点和第二次用两个分力将橡皮筋拉到等效点时，不能保证两次实验操作中的力处于同一平面内；②利用弹簧秤测量力的大小存在精确度不高的问题，学生读数时也存在偶然误差；③用绳套方向上的两点的连线来记录力的方向存在误差
［2］。
以上问题不仅导致学生在实验操作过程中的体验感差，而且实验结论不够准确
［3］。针对以上问题，笔者对该实验进行了以下改进，取得了较好的效果。
1 实验原理
力的平行四边形定则。
２ 实验器材
长方形木板2块、袖珍台秤（精度为0.01 g）2台、竖直挡板1块、塑料支撑盒1个、圆柱体重物、白纸、双面胶、重锤、铅笔、尺子、橡皮等。
３ 实验方法
用一台水平放置的台秤支撑住一个重物，支持力为F。用互成一定角度的两台台秤支撑住同一个重物，支持力分别为F1 和F2，则F的作用效果与F1和F2的共同作用效果相同。F是F1和F2的合力，F1和F2是F的分力，通过实验验证力的合成满足平行四边形定则。
４ 实验步骤
（1） 把两台袖珍台秤中的一台调节到水平状态，受力面朝上，“清零”后放上圆柱体重物，测得其重力G=F，并记录在纸上。
（2） 将粘有电子袖珍台秤的两块长方形木板充当斜面，在竖直平面内调节两木板斜面使其互成一定角度，紧靠在一起并置于塑料盒支架内，放上粘有白纸的竖直挡板，并用重垂线检验其是否竖直；将两台袖珍台秤各自“清零”，轻轻放上同一圆柱体重物，记录两台台秤的读数
F1和
F2，同时用两个小黑点在竖直挡板上分别标记两个斜面各自所在的位置（也可以在放重物前用铅笔在白纸上描出两个斜面所在的直线），教具装置见
图1。
（3） 关闭两台袖珍台秤，取下白纸进行数据处理，由于在斜面上支持力垂直于斜面，可利用矢量平移作出F1和F2两力的示意图，标出两力的交点即等效作用点O；以F1和F2为邻边作出平行四边形并画出对角线，换算出对角线对应力的大小F′。
（4） 调节重垂线过
F1和
F2两力的交点
O，在
O点上方标记重垂线的方向；沿重垂线的方向作出步骤1中力
F的图示，并与
F′进行比较，力的图示如
图2所示。
（5） 重复上述实验步骤，改变两个斜面互成角度，多次进行实验，并比较各组的F与F′的大小和方向是否相同，最后得出探究的结论。
５ 创新之处
（１） 用精度为0.01 g的袖珍台秤代替弹簧测力计，使力的精确度提高到0.000 1 N（g=10 m/s2），则力的测量更快捷、更精确。
（２） 利用在斜面上支持力垂直于接触面，确定力的方向更准确，利用矢量平移作出受力的示意图更方便。
（３） 在传统实验的基础上拓展方法，可以使实验更具稳定性和可操作性；取材简便，便于引导学生在生活中探究物理问题。
（４） 充分利用了“平衡”的特点，丰富了“等效性”的内涵。
６ 教学应用价值
对于探究二力合成的规律，也可以进一步探究力的分解规律同样满足平行四边形定则。实验有助于学生更深层次地理解“等效性”“平衡”等概念。可以进行一些三力平衡的动态演示，验证理论分析的正确性，从而为学习进阶提供有效路径。
７ 实验效果评价
（１） 保证了一定的成功率。例如，若探究实验误差过大，则会使学生对有关理论产生不必要的怀疑。因此，保证并尽可能地提高实验成功率是非常必要的。改进实验具有很好的稳定性，既避免了学生个体差异的影响，使各力的测量更精确、各力的方向记录更准确，又保证了实验的高成功率。
（２） 具有可靠的操作性。用电子袖珍台秤替代弹簧秤，一方面使实验更加稳定，避免了各种干扰因素的影响，另一方面使各力大小和方向的测量更加精确、操作更加便捷，在一定程度上节省了实验的操作时间，让思考的时间更充裕。
（３） 具有一定的引导性。教师引导学生在生活中探究物理问题，既便于加深学生对物理概念、物理规律的认识和理解，又便于强化学生的动手能力，从而为学生创新思维的发展奠定坚实的基础。
该改进实验已在学校的高一年级试用，取得了明显的教学效果。教师反映：整个实验过程清晰、操作方便、实验现象明显，易于学生操作，实现了教学效果和效率的双提高，值得进一步推广。
京公网安备11010202008535号
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