贾敏

摘  要：基于现在中学，实验仪器过于老旧，操作复杂，现介绍一种操作简单方便的互成角度的力的合成实验改进创新设计方案，实现高效且有意义的物理课堂，提升学生的核心素养。

关键词：力的合成;电子秤;同心圆纸

《普通高中物理课程标准（2017年版）》指出高中物理是一门实验科学，所以在课程实施过程中需要尽可能为学生创造良好实验环境，实验教学是培养学生物理学科素养的非常重要渠道，所以不仅是利用学校实验室仅有的器材做实验，还要利用日常中可取的用品进行实验改进或实验创新，使实验结果果更加可视化，下面介绍一种操作简单方便的力的合成实验方案。

一、实验来源

本实验选自高中物理粤教版必修一《第四节 探究互成角度的力的合成》，是新课标的必做实验。

二、设计目标

本实验的“课程目标”来自新课标《必修1》，内容有：1.2.2 通过学生合作探究实验，知道并领会力的合成与分解的概念，理解矢量和标量的区别。能用共点力的平衡条件知识解决实际问题。

根据“课程目标”的要求，设计一种利用日常用品改进实验，使其操作简单容易，同时也达到一个可视化的目的。

三、实验方案设计

1.实验目的

探究不同直线上合力和分力的关系

2.实验原理

不同直线上的两个力的效果和另一个力产生相同的效果，在实验误差允许范围内，用平行四边形定则求出的理论合力值与实际情况中另一个力是否相等

3.实验器材

生活用品粘钩、画有同心圆的白纸、带有细绳套的橡皮筋，电子秤、铅笔，刻度尺，粘钩日常用品可取，环保，可循环使用，带有同心圆的纸，自己亲手制作，电子秤可以达到可视化的效果。

4.实验步骤

（1）共5个步骤

步骤①固定粘钩，并固定橡皮筋;步骤②测分力;步骤③测合力;步骤④用刻度尺画平行四边形，重复多组实验;步骤⑤数据记录和处理。本实验操作过程中重点是会用刻度尺画平行四边形，难点是记录分力大小及方向。

（2）实验注意事项

1.在同一次实验中，用刻度尺作力的图示时，标度相同，并且选取标度一定要合适，不能使所画的平行四边形过大，或者过小，否则会引起实验误差。

2.实验操作时，要保证细线，电子秤和桌面在同一平面上，即保持平行。

四、实验创新要点

下面阐述本实验的创新之处。传承常规步骤，实验仪器上面做了一些改进，使操作简单可行。

步骤1.先固定好粘钩，然后再把带有细绳的橡皮筋套在粘钩上，再把同心圆纸固定在桌面上，这一操作过程可在教室进行，实现了实验操作的场地跨度。

步骤2.用两个电子秤钩住细绳套互成角度的拉带有细绳套的橡皮筋，使橡皮筋到达同心圆的圆心，同时记录两电子秤的读数，并用铅笔描下两细绳的方向，这里把橡皮筋拉到圆心位置，省去了传统实验操作记固定点的这一步，也是可以达到力的等效替代这个效果，只需找到圆心然后再记两分力大小方向。同时这里的同心圆是间隔相等的，所以也是方便记力的大小的，给我们实验提供了很大的便利之处。

步骤3.用铅笔和刻度尺从圆心沿着两细绳的方向画直线，按选定的标度做出两个力的图示，并以画出的两个力为邻边作出平行四边形，且过同心圆圆心画两个力所夹的那条对角线。

步骤4.用一只电子秤通过细绳把橡皮筋的结点拉到圆心，记下电子秤的读数，以上步骤中用到电子秤方便记下力的大小，电子秤相对传统弹簧测力计读数稳定。

步骤5.数据记录和处理

五、误差分析

因为本实验主要来源于弹簧测力计读数时，指针晃动。造成读数不准确，所以更换电子秤，示数稳定，读数更加准确。

六、数据记录表

七、实验效果评价

1.实验结果与误差分析

本实验采用电脑版WPS编写函数自动计算处理，如图所示，其误差在5%以内，所以在误差允许的范围内，力的合成遵循平行四边形定则。

八、总结反思

1.本实验敢于打破传统实验，取材于生活，使其操作方便，成本低，环保，循环使用，效果明显，并且扩大了做实验的环境，不只是局限于实验室。

2.本课书内容属于实验探究，那么提出一个问题远远比解决一个问题更加重要，提出问题之后就要猜想与假设，并进一步制定探究方案，通过实验研究，获得数据，分析数据，最后通过讨论得出结论。所以在科学探究过程中学生自然而然体会到科学探究的严谨性。

3.本实验教师简单演示后学生就可进行分组实验，并且两人配合做实验操作简单易懂，其实改进实验不需要太复杂，可以鼓励充分发挥自己的想象力，只有想不到，没有做不到，让学生在实验探究中不断发现问题，解决问题，大胆猜想，不断尝试，会有意想不到的收获，也可以借此教育学生科学探究并没有那么简单容易，需要不断去试错，验证，最终得到结果。

4.所以我们在上实验课有意引导，多和学生一起讨论、探究，学生也会对物理感兴趣，同时增强学生实验创新、解决问题等关键能力，切实地提升学生的核心素养。

（作者单位：清远市第一中学，广东   清遠    511500）