平衡實(shí)驗(yàn)原理

平衡實(shí)驗(yàn)與非平衡實(shí)驗(yàn)一般用在物理課上，通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生比較直觀的了解物體在力的作用下不同的運(yùn)動狀態(tài)。如果物體做勻速運(yùn)動或者靜止?fàn)顟B(tài)則是平衡，如果做變速運(yùn)動則是受力不平衡。



下面的實(shí)驗(yàn)是網(wǎng)上復(fù)制來的，可以看看。

二力平衡實(shí)驗(yàn)改進(jìn)策略



首先，利用3根木條，兩個緊固螺栓及兩個簡易彈簧秤自制如圖4實(shí)驗(yàn)器具，則可以較好地解決上述問題。物體在兩個拉力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，見圖5。在學(xué)生明確彈簧秤的使用原理情況下，可以非常直觀而具體地表示出物體(小車)在兩個大小相等而方向相反的力的作用下處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速運(yùn)動)的情況。至于圖6所示，是物體在兩個不在同一條直線上的非平衡力作用下失穩(wěn)而旋轉(zhuǎn)的情形的演示，從實(shí)驗(yàn)可以看出，雖然兩側(cè)的力始終保持相等(力的大小在改變)，但當(dāng)這二個力不在一條直線上時，物體就會旋轉(zhuǎn)無法保持平衡穩(wěn)定狀態(tài)，直到物體旋轉(zhuǎn)到這二個力處于一條直線上時，物體才能靜止穩(wěn)定下來。整個實(shí)驗(yàn)過程一直在直觀、動態(tài)地向?qū)W生展示物體處于平衡、穩(wěn)定狀態(tài)所需要的條件。



其次，物體在平衡力作用下的運(yùn)動，教材以及教學(xué)參考書[如圖1-3]所提及的實(shí)驗(yàn)裝置及其方法，或許是受“力是物體圖7對物體的作用”的影響，形成一種思維定勢，認(rèn)為物理過程的再現(xiàn)應(yīng)該是自然狀態(tài)下進(jìn)行的，人為參與會影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，從而使簡單的物理過程復(fù)雜化。實(shí)際上，教學(xué)過程中，可以先直接用手持兩只彈簧秤兩邊拉，使水平桌面上的小車在桌面上做緩慢運(yùn)動，作為先導(dǎo)性演示，說明手的拉力通過彈簧秤顯示，以便幫助學(xué)生克服在使用裝置進(jìn)行演示時，內(nèi)心可能存在的疑問:如除了彈簧秤的拉力外，人的手對小車是不是還有作用力的影響等。



最后再用圖4的自制裝置進(jìn)一步(如圖7)演示，不僅可以非常直觀地表現(xiàn)出勻速直線運(yùn)動的過程中，拉力的大小情況，而且，還可以通過控制小車由靜止到運(yùn)動、再由運(yùn)動到靜止來演示加速以及減速運(yùn)動的情形下，兩個拉力的不平衡的狀況。