浅谈高中物理实验的探究

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  高中物理实验是以探究为主的学习过程,同学们需要在动手与动脑的结合中完成探究活动。下面以“探究力合成的平行四边形法则”为例,深入探究高中物理实验的学习策略。
  某位老师在开始“探究力合成的平行四边形法则”一课时,直接拎着一桶水很吃力地走进
  了教室,并向同学们请求帮助:哪两个男生可以帮助拎它出去(最好两只手尽量分开)?做完后请大家分析刚才不同拎法下的受力。同学们作出的受力分析图如图1所示。
  1.知识储备
  以兩个共点力的有向线段为邻边作一平行四边形,该两邻边的对角线即表示两个力合力的大小和方向。由力的平行四边形法则可知,两个共点力的合力不仅与两个力的大小有关,且与两个力的夹角有关。当两个力的大小一定时,其合力的大小将随两个力夹角的改变在两个力之和与两个力之差范围内变化。平行四边形法则不仅是共点力的合成法则,也是一切矢量合成共同遵循的法则。
  2.注意事项
  在验证力的平行四边形定则时,先将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上带有绳套的两根细绳。实验时,需要两次拉伸橡皮条,第一次是通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条,第二次是用一个弹簧测力计通过一细绳拉橡皮条。为了使两根弹簧秤拉力的作用效果与一根弹簧秤拉力的作用效果相同,两次橡皮条伸长的长度相同,且拉到同一个结点;为了减小实验误差,拉橡皮条的细绳要长些,标记方向的两点要远些;弹簧测力计使用前要先调到零点;拉橡皮条时弹簧的伸长方向和所测拉力方向要一致。
  3.深入探究
  力合成平行四边形法则也可以说成为力合成三角形法则,如图2。
  思考:A和B两人在河两岸逆流而上拉船在河中央走,如果A用力方向与大小确定后,B采取什么样的方法拉船最节省力气?
  4.练一练
  在“验证力的平行四边形定则”实验中:
  (1)某同学认为在此过程中必须注意以下几项,其中正确的是。
  A.两根细绳必须等长
  B.橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上
  C.在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行
  D.在用两个弹簧秤同时拉细绳时要注意使两个弹簧秤的读数相等
  E.在用两个弹簧秤同时拉细绳时必须将橡皮条的另一端拉到用一个弹簧秤拉时记下的位置
  (2)“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图3甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳。图3乙是在白纸上根据实验结果画出的力的示意图。
  ①图乙中的F与F′两力中,方向一定沿AO方向的是。
  ②本实验采用的科学方法是。
  (3)某同学在坐标纸上画出了如图4所示的两个已知力F1和F2,图中小正方形的边长表示2 N,两力的合力用F表示,F1、F2与F的夹角分别为θ1和θ2,关于F1、F2与F、θ1和θ2关系正确的有。
  A.F1=4 NB.F=12 N
  C.θ1=45°D.θ1<θ2
  作者单位:江苏省徐州市睢宁县双沟中学
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