高中物理_選修物理 II_3-3 牛頓運動定律的應用I-靜力平衡實驗_實驗流程示範

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#高中物理 #靜力平衡 #實驗 #轉動平衡 #力桌
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實驗流程示範
立桌是用來檢驗靜力平衡的實驗裝置
將滑輪安裝在立桌兩端
兩滑輪與中央插栓保持在一直線上
將掛有草馬的掛鉤以繫繩連接
跨過滑輪
繫繩另一端與同環連接並套在插栓上
同環受繩子拉力而與插栓接觸
同環另一端掛上等重的草馬
當同環受到大小相等方向相反的拉力時
同環便會懸空而不與插栓接觸
此時同環所受合力為0
為靜力平衡狀態
供點力的平衡測量
在立桌刻度0度、120度、240度的位置裝上滑輪
並掛上等重的草馬
草馬與掛鉤的總重量為100公克重
繫繩間夾角皆為120度
此時同環與插栓不接觸為靜力平衡狀態
記錄實驗數據
畫出三粒的向量圖
線段長度代表草馬與掛鉤的總重量
在合力為0的情況下
三向量剛好可構成一個封閉三角形
另外在表格中計算各粒的水平與鉛值分量
並算出水平分量和與鉛值分量和
分析檢驗各分量和是否為0
改變滑輪位置放在0度、90度、225度的位置
此時同環與插栓接觸表示為達到靜力平衡
調整各滑輪所掛草馬重量
直到同環與插栓不接觸
調整完後記錄實驗數據
畫出三粒的向量圖
驗證是否可構成一個封閉三角形
另外計算各粒的水平與鉛值分量
分析檢驗各向量和是否為0
非共點力的平衡測量
使用抹布清理鋼珠
將鋼珠放置在立桌上
鋼珠卻滾到同一側
代表立桌桌面並未保持水平
調整底座的螺絲
將水平儀放置在立桌上
確認立桌為水平狀態
此時鋼珠可停留在任意位置
將圓盤放置在鋼珠上
再將三個滑輪分別安裝在立桌刻度盤上
彼此相隔若干角度
繫繩一端綁在插栓上
另一端懸掛放有草馬的掛鉤
將插栓固定在圓盤的任意位置
若圓盤與中央插栓碰觸
表示未達到淨力平衡狀態
此時可改變其中一個滑輪位置
或是改變草馬重量
直到圓盤與中央插栓不碰觸
在白紙上描出細線位置
記錄各細線所懸掛的草馬和掛鉤的總重量
在白紙上畫出圓盤所受三力的力圖
並標示插栓位置
畫出三力的向量圖
檢驗是否能構成一個封閉三角形
另外記錄各分力的量值
以及各力對轉軸的力臂長度
計算各力矩的總和
我們也可以使用紙牌和橡皮筋
做簡易的淨力平衡實驗
在紙牌兩端繫上相同的橡皮筋
用力拉扯橡皮筋
觀察橡皮筋的長度
橡皮筋長度相同
伸長量也相同
代表紙牌受到大小相同的張力
在紙牌的另一端綁上橡皮筋
檢驗三力平衡的狀態
當三條橡皮筋夾角皆為120度時
橡皮筋長度相同
表示橡皮筋的拉力大小相同
改變橡皮筋間的夾角
並測量橡皮筋伸長量
接下來就請同學動手做做看
不同情形下的淨力平衡實驗吧
