动态平衡:矢量三角形法(2)

实验目的

会用矢量三角形分析三力动态平衡中各力大小的变化。

实验原理

物体受三个共点力而平衡时,三个力的合力为零,将它们首尾依次相接,会组成一个封闭的三角形。若其中一个力大小、方向不变,另一个力方向不变,第三个力方向缓慢变化,则三角形始终保持封闭,由边长的变化即可判断各力大小的变化。

实验器材

• 研究对象(处于平衡的物体)
• 三个共点力的矢量箭头
• 封闭的矢量三角形
• 可改变方向的力(画面中的变化量)

实验步骤

1. 确定研究对象,画出它受到的三个力
2. 找出大小方向都不变的力和方向不变的力
3. 把三个力首尾相接,画出封闭的矢量三角形
4. 让某个力的方向缓慢变化,观察三角形的变化
5. 比较各边长度的变化,得出各力大小的变化

实验现象与结论

力的方向变化时,矢量三角形始终保持封闭,各边长度和夹角随之改变。边变长对应该力变大,边变短对应该力变小。结论:三力动态平衡可通过矢量三角形直观判断各力大小的变化趋势。

注意事项

• 应用前先确认物体受且仅受三个共点力
• 注意哪个力的大小方向不变、哪个力只变方向

常见问题

矢量三角形法适合什么情况?

适合物体受三个力,其中一个力恒定、另一个力方向不变的动态平衡。

怎样由三角形判断力的大小变化?

三角形的边长代表力的大小,边变长则该力变大,变短则变小。