学生实验主要内容及教案内容

验证力的平行四边形定则

一、使用教材：

人教版高中物理必修一第三章第四节《力的合成》。

二、实验器材：

铁架台、铁夹、木板、白纸、角度盘、弹簧秤、钩码、细绳、图钉、螺丝钉

三、实验改进、创新要点：

减小实验误差的改进方法：1、用弹簧秤代替橡皮条；2、让弹簧秤紧贴木板，使三段细绳的拉力严格共面；3、制作角度盘，读出夹角更方便准确。

实验创新方法：

等效法与平衡法相结合的方法验证平行四边形定则的方法。

四、实验原理、实验设计思路

：

教材选用等效法，同学们在教师的引导下提出平衡法，最终师生讨论探究得出等效法与平衡法相结合的方法。

五、实验教学目标：

（一）知识与技能：能掌握用等效法和平衡法相结合验证力的平行四边形定则。

（二）过程与方法：在对实验误差有效分析的基础上，在教师的启发鼓励下，同学们积极探究，最终得出了用等效法和平衡法相结合验证力的平行四边形定则。

（三）情感态度与价值观：让学生亲身经历探究过程，体会探究乐趣，激发学习积极性，培养科学实验的态度。

六、实验教学内容：

教材选用等效法方法来验证力的平行四边形定则，即两个弹力与一个弹力的作用效果相同，它们即为分力和合力。这种方法效果很好，但是具体实验操作中极易造成较大的实验误差。误差主要来源有三处：1、橡皮条反复使用后，其韧性会有大的改变，造成实验误差；2、三个弹力如何确保在同一平面内；3、力的夹角的确定，凭借视线确定角度，这里会存在一个角度差。

图1 图2 图3

同学们在我的提示引导下提出了解决办法：与其改进操作方法，不如创新实验方法。既然是橡皮条惹的祸，我们干脆不用，直接用三个弹簧秤来操作，采用平衡法也可以很好验证力的平行四边形定则。由于弹簧秤有一定的厚度，就让它紧贴木板，这样可以很好确保三力共面。平衡法:三个恒力同时作用于物体的同一点，当受力物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，这三个力平衡，其中任意两个力的合力与第三个力大小相等，方向相反。

同学们感觉很不错，我紧接着引导学生考虑夹角如何保证准确，等效替代思想作为物理学中重要思想，不采用太可惜。

等效法与平衡法都是高中物理的重要方法，我们深入讨论和探究，最终把它们合二为一，统一到本实验中，得到了等效法与平衡法相结合的试验方法。

七、实验教学过程：

实验准备：将两弹簧测力计钩好对拉，选读数始终相同的一对。

实验步骤： 1、用一个弹簧测力计一端固定于铁钉上，挂上钩码，测出重力。它还起到了重垂线作用，调整长木板使其保持竖直。

图4 图5 2、自制角度盘，圆周角360度标度，可准确读出夹角或按照要求调整为某一确定角度，

并且角度盘可以自由移动。

3、弹簧秤有一定厚度，为减小实验误差，使一弹簧秤挂在铁钉上并紧贴木板，使三段细线严格共面，个人即可独自操作完成实验。

图6 图7 4、按照图示进行实验，力的夹角我们可以选取120度、90度和60度进行定角度实验，读出力的大小。

5、采用力的图示法，根据平行四边形定则做出两弹簧秤弹力的合力，与原来一个弹簧秤测出的弹力相比较。

图8

6、改实验结论：

在误差允许的范围内，两个力用平行四边形定则做出的合力与等效替代的一个力相等。

变力的夹角或增减钩码数量，重复实验。

动态分析：

保持一力不变，另一力方向不变，缓慢改变第三个力的方向，观察力的大小如何化。

图9

图10

八、实验效果评价：

这节课的设计我遵从的原则是：立足于学生的认知特点，充分体现新课改当中以学生为主体、教师为主导的指导思想，启发学生的思维，打破常规,积极进行实验改进与创新。在本节课中学生的探究兴趣高涨，课堂气氛热烈，不仅得出正确的实验结论，还真正激发了他们的学习积极性，效果很好。

当然用力传感器和电脑软件相结合采用新科技手段会使实验结果更准确，更有说服力。但我认为实验仪器就地取材，或者在此基础上进行仪器改进与创新，使同学们亲身体验探究过程，这节实验课就是很成功的。