中教法实验方案_中教法实验

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力的合成演示器的整改方案

一、仪器现状：

如上图所示：该仪器由支架、可调节高度和角度的测力计、可调节角度的滑轮、角度盘、圆心、汇力环组成。

二、简介操作步骤：

（1）将两个测力计转开零刻线一定角度，将汇力环上的两根线分别挂在两个测力计上，另外的一根绳子自由垂下；

（2）在自由下垂的那根绳子上挂上一定数目的钩码，适当调节两个测力计的高度，使得汇力环的中心与力盘的中心重合；

（3）读出两个测力计的读数F1、F2，以及所挂钩码的质量m，并由此计算出与m对应的重力Gmg（g可以查阅有关资料得出当地的g值）。

三、目前仪器的不足之处：

（1）精确度不高；

（2）操作复杂，单是调节汇力环的中心与力盘的中心重合很费时间，而且效果不明显；

（3）不易作图、记录实验数据。因为实验仪器的缘故，记录数据的误差太大（因为要求汇力环的中心与力盘的中心重合的要求对于个人来说判断的方法不一样）；

（4）测量时要求的角度特殊。例如30、60等等，其它的一些非特殊角度在该仪器上很难演示。

四、仪器的改进方案——电子化力盘：

为了克服以上的不足之处，我想到了电子化力盘这个改进方案，整体的规划如下：

我们可以考虑设计用电脑来控制力盘的工作，（1）设计一个程序，这个程序可以使得力盘的三个力遵循力的合成规律，例如你给出一个测力计的数值与角度，它会根据够码的重力与你给出的一个测力计的数值与角度依据力的合成规律来计算出另一个测力计的数值与角度，从而在力盘上演示出来；

（2）改良力盘的结构，在力盘基座上装上数据输入器，在这里可以输入钩码的质量、当地的重力加速度、一个测力计的角度与数值大小，首先它通过执行器调节一个测力计A的数值与位置，然后在力盘的背面装一个小型的微机，用来实现上面提到的程序，数据经输入器到达微机处理，然后通过输出器（下面提到）输出到执行器，由执行器来对力盘的另一个测力计B进行调整；

（3）输出器的作用是将微机的处理结果输出到执行器对力盘进行调节；（4）执行器：执行微机的输出结果，对力盘进行调节，显示力的合成规律；（5）改进力盘的测力计，它有一个显示器，可以显示现在的力的数值与力的位置，保留它与汇力环的连线，这样形象地显示力的合成规律；

（6）确定汇力环的位置在力盘的中心，固定不动，只用来挂取钩码。

五、整改后仪器的工作情况：

（1）由于它现在是微机控制，实验人员只需输入数据的部分，所以省去大量时间去调节它的平衡问题，易于操作；

（2）由于以微机为主，所以得出的数据可靠、精确，由于力盘的测力计改用电子显示，所以读数方便，快捷易于作图；

（3）对于角度的选择不要求特殊角，甚至是一些不常见的角度都可以实现。

六、整改后的不足：

（1）在向同学解释的困难增加，这不在是探索实验，就只是一个演示实验；（2）操作简单，不易于同学自己探索，有益于教师演示；（3）结构复杂，成本高。