分力与合力关系的研究

【目的和要求】

　　通过实验研究分力与合力之间的关系，从而确认力的平行四边形定则。

【仪器和器材】

　　方木板，白纸，图钉，橡皮条，测力计2个（J2104型），直尺和三角板，细线。

【实验原理】

　　一个力，如果它产生的效果跟几个力共同产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力。两个力分别作用于一个物体，都能使该物体产生完全相同的形变，则这两个力具有相同的效果。本实验就是通过使橡皮条产生相同的伸长形变来确定二力的合力，进而研究两者之间的关系。

【实验方法】

　　1．将方木板平放在桌上，钉上白纸。把橡皮条的一端固定于木板上的A点，把两条细线结在橡皮条的另一端，再把两条细线分别挂在两个测力计的挂钩上。

　　2．沿木板的平面，向两个任意的方向拉测力计，如图2．7－1。平衡时，将结点的位置O及两细线的方向画在白纸上，记下这时两测力计的读数F ₁和F₂。

　　3．去掉一个测力计，调整余下的一个测力计的位置，用它将结点重新拉到O点。在纸上记下细绳的方向和测力计的读数F。

　　4．由于力F和力F₁、F₂都能使橡皮条产生相同的形变，所以F是F₁和F₂的合力。取下白纸，按相同的比例（比如每厘米长表示1牛顿）在纸上作出F₁、F₂和F三个力，如图2．7－2。连结BC和CD，用直尺和三角板检验，可以看到OB∥DC，OD∥BC，四边形OBCD是一个平行四边形。

　　5．改变F₁和F₂的大小和方向，重复上述实验，可以得出同样的结果。由此可以得到结论：合力与它的两个分力之间满足平行四边形定则，即用表示两个分力的有向线段作邻边画一平行四边形，这两个邻边之间的对角线就表示出合力的大小和方向。

【注意事项】

　　1．实验时一定要明确本实验的设计思想：在已知分力和合力大小及方向的条件下，探索分力和合力之间满足什么关系，从而得出力的平行四边形定则。它与后面将要介绍的利用平行四边形定则求两个共点力的合力，从而验证平行四边形定则是不同的。

　　2．实验中使用了测力计。使用测力计时应首先检查它的指针是否指在零刻度上。如指针不在零刻度，对于指针可调式测力计，应按使用说明书的要求，将指针调到零刻度；对于指针不能调节的测力计，应记下它不挂重物时的初读数，测量结果要减去初读数。拉动测力计时应注意使弹簧和指针尽可能不与其他部分接触和摩擦，测力计的拉力方向应和它的轴线方向一致。

　　3．实验时要使橡皮条和细线在同一水平面内，为此要注意使橡皮条固定端的高度与测力计挂钩的高度一致。

　　4．确定细线和橡皮条的结点位置、细线的方向要准确，为此应使结点尽可能小。描绘时，可将细线竖直向下按在白纸上，用铅笔沿线描几个点，然后用三角板把点连成线。

【思考题】

　　1．为什么力F₁和F₂与力F都恰好把结点拉到O点，就能说明F₁与F₂的合力是F？

　　2．简要叙述本实验的设计思想。（从已知什么？要探索什么？怎样探索？探索的结果来考虑。）