共点力作用下物体的平衡条件

【目的和要求】

　　通过实验掌握利用力的平行四边形定则解决共点力的平衡条件等问题的方法，从而加深对共点力的平衡条件的认识。

【仪器和器材】

　　方木板，白纸，图钉，橡皮条，测力计3个（J2104型），细线，直尺和三角板，小铁环（直径为5毫米的螺母即可）。

【实验方法】　　

　　1．将方木板平放在桌上，用图钉将白纸钉在板上。三条细线将三个测力计的挂钩系在小铁环上。

　　2．将小铁环放在方木板上，固定一个测力计，沿两个不同的方向拉另外两个测力计，如图2．8－1。平衡后，读出测力计上拉力的大小F₁、F₂、F₃，并在纸上按一定的标度，用有向线段画出三个力F₁、F₂、F₃。把这三个有向线段廷长，其延长线交于一点，说明这三个力是共点力。

　　3．去掉测力计和小铁环。沿力的作用线方向移动三个有向线段，使其始端交于一点O，按平行四边形定则求出F₁和F₂的合力F₁₂。比较F₁₂和F₃，在实验误差范围内它们的大小相等、方向相反，是一对平衡力，即它们的合力为零。由此可以得出F₁、F₂ 、F₃的合力为零是物体平衡的条件，如图2．8－2。

　　如果有更多的测力计，可以用细线将几个测力计与小铁环相连，照步骤2、3那样，画出这些作用在小铁环上的力F₁、F₂、F₃、F₄……，它们仍是共点力，其合力仍为零，从而得出多个共点力作用下物体的平衡条件也是合力等于零。

【注意事项】

　　1．实验中所说的共点力是在同一平面内的，所以实验时应使各个力都与木板平行，且与木板的距离相等。

　　2．实验中方木板应处于水平位置，避免重力的影响，否则实验的误差会增大。