八年级下册物理《探究二力平衡的条件》实验

2023年8月7日21:48:57八年级下册物理108阅读模式

《探究二力平衡的条件》实验设计

 

实验名称】探究二力平衡的条件

实验目的

1.通过探究实验,理解二力平衡的条件;

2.培养学生的观察、分析、归纳和创新能力,以及实事求是的科学态度。

实验设想

(一)传统实验简介

在教材中,安排的实验装置及实验步骤如下:

实验装置:

把两个定滑轮固定在实验桌子上;把小车放在光滑的水平桌面上;将细绳系在小车两端,绕在定滑轮上,细绳的下端挂上钩码;

 

实验步骤:

(1)左右两边加挂砝码,使砝码质量不相等,观察小车是否保持平衡状态;

(2)使左右两边的砝码质量相等,观察小车是否保持平衡状态;

(3)保持左右两边的砝码质量相等,把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放小车,观察小车小车是否保持平衡状态;

(二)存在的缺陷:

1.忽略了摩擦力对实验结果的影响;

当左右两边的拉力不相等时(F左 <  F右),如果小车运动或有相对运动的趋势,就有摩擦力存在,不排除小车做匀速直线运动(平衡状态)的情况,则在水平方向上,小车就受三个力的作用,在三个力的作用下处于平衡状态,即 F左+F摩=F右,F左 <  F右,两个拉力并不相等,这就是摩擦力对实验结果的影响。

2.实验在水平桌面上进行,不利于学生观察实验现象,直观性差;

3.教材中,关于“方向相反”是二力平衡的条件之一的实验步骤没有体现;

4.教材中的实验装置,研究对象是小车,不能用来验证一对平衡力必须“作用在同一物体上”。

针对教材实验方案中存在的种种缺陷,我大胆创新,对探究“二力平衡的条件”的实验,进行了重要改进。

(三)创新的措施:

1.将纸片悬挂在支架上,代替小车放在水平的桌面上,可以减少摩擦力对实验结果的影响。

2.将实验平放改为竖放,演示实验时便于学生观察。

3.为了验证两个力“方向相反”也是二力平衡的条件之一,改变右侧拉力的方向,使二力方向相同,进行实验。

4.为了验证“只有作用在同一物体上”的两个力才能平衡,将小纸片剪为两半,使拉力作用在两个小卡片上,进行实验。

设计实验

实验器材:铁架台两个,定滑轮两个,一张轻质纸片、砝码、细线、剪刀

实验装置

一张轻质纸片(越轻越好)作为受力物体,纸片的两个对角分别用细线穿过并结牢,细线的另外两端绕过支架上的定滑轮并挂上钩码(如下图所示),纸片处于平衡状态。

 

本实验的研究对象是轻质纸片,由于纸片很轻,所受重力很小,相对于钩码的拉力可以忽略不计,那么纸片只受到向左和向右两个拉力的作用。

提出问题:当物体受到两个力的作用而处于平衡状态时,这两个力之间有什么关系?

猜想假设:可能与力的大小、方向、作用点有关。

实验方法:控制变量法:是指物理学中,某一物理量往往受几个不同因素的影响,为了确定各个不同因素与这个物理量的关系,每一次只改变其中的一个因素,而控制其余几个因素不变,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法。

进行实验

1.细线两端分别挂上质量不相等的钩码,松手的瞬间,观察纸片是否保持平衡状态;

2.使左右两边的钩码质量相等,观察纸片是否保持平衡状态;

3.改变右侧拉力的方向,使它与向左的拉力方向相同,等同于纸片受到两个向左的拉力,松手,观察纸片是否保持平衡状态;

4.两边分别挂上质量相等的钩码,将纸片旋转一个角度,使两个力不在一条直线上,松手,观察纸片是否处于平衡状态;

5.两边分别挂上质量相等的钩码,将纸片剪成两半,使拉力作用在两个小卡片上,松手,观察纸片是否处于平衡状态.

现象记录

把实验条件和实验现象填在下边的表格中。

 

实验 物体在水平方向所受二力的情况 是否作用在

同一物体上

平衡状态

是否改变

大小 方向 是否在一条直线上
不相等 相反 在同一条直线上 改变
相等 相反 在同一条直线上 不改变
相等 相同 在同一条直线上 改变
相等 相反 不在同一直线上 改变
相等 相反 在同一条直线上 改变

整理器材

实验结论】 二力平衡的条件是:两个力必须___          ______、_____  ________、______________、________________。

改进效果

1.用小纸片悬挂起来代替水平桌面上的小车做实验,客观上排除了摩擦力对实验的影响,学生理解起来更容易一些。

2.将实验由平放改为竖放,演示实验时,便于学生观察。

  1. 改变右侧拉力的方向,使二力方向相同,可以很直观地演验证“二力方向相反”是二力平衡的条件之一;

4.将小纸片一剪两半,使拉力作用在两个小纸片上,很直观地验证了二力平衡必须作用在同一物体上;

最后总结出二力平衡的条件:大小相等;方向相反;作用在同一物体上;作用在同一条直线上。

总之,通过改进,实验的效果明显,完成了预定的实验任务。

weinxin
向上吧同学
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