自制“力的分解、分力关系演示仪”

刘明河+孟令珍

高中物理教学中，“力的分解”是静力学的一大难点。物理实验室现有的演示仪构造简单，无法呈现两个分力之间的动态变化关系，教师讲解此类问题时往往要通过作图和语言说明，导致学生很难理解，因此迫切需要一种直观形象的演示教具来帮助学生学习。

“力的分解、分力关系演示仪”提供了一种操作方便且形象直观的力的分解的教学演示，既可帮助教师讲解合力不变、两分力变化时的相互影响及变化的关键点，也可用于学生自己动手分析研究。

一、制作材料

透明玻璃板制作的控制连杆2个；透明玻璃板制作的垫片7个；红色双色板制作的对角线刻度尺 2个；铝制铆钉7个；蓝色、绿色双色板制作的正向邻边刻度尺各1个；蓝色、绿色双色板制作的反向邻边刻度尺各1个；粘合剂等。

二、制作方法

本实用新型的制作方法主要分为两步：

第一步，先按图1所示的图纸加工成零件。

第二步，如图2所示，组装器材。

三、演示内容

由于本演示仪是正反对应的，演示时可以正对学生，教师面对一面操作，让学生观察另一面。如图2四条临边刻度尺相交围成一个封闭的平行四边形，对角线代表合力F，另外相邻的临边分别表示分力F1、F2，与合力夹角分别为α、θ。在合力大小方向确定的情况下，可做以下形象的演示：

1.一个分力的方向确定时，两个分力大小的变化；2.同时改变两个分力角度，演示两个分力的大小变化情况；3.一个力可以分解为无数对分力；4.放在斜面上的物体，所受重力的两个分力；5.已知一分力的大小及方向，求另一分力的大小及方向，有唯一解；6.已知两分力的大小，求两分力的方向时，纸面内有两组解；7.已知一分力F1的大小及另一分力F2的方向（与合力F的夹角为α），求分力F1的方向及分力F2的大小，有三种可能：唯一解、两解或无解。