力的圖示

在物理學中，通常用一根帶箭頭的線段來表示力，選取標度，在受力物體的作用點上沿着力的方向畫一條線段，線段的長度表示力的大小，在線段的末端內畫一個箭頭表示力的方向，線段的起點或終點表示力的作用點， 這種表示力的方法叫做力的圖示。有時還可以在力的示意圖旁邊用數值和單位標出力的大小這樣將力的三要素都表示出來了。

而有時只需表示在某個方向上有力，就用簡單一根帶箭頭的線段來表示力（無標度，也並不嚴格要求其長度與力的大小相匹配），這叫力的示意圖。

見圖1

力的三要素和力的圖示

【目的和要求】

1．認識力的大小、方向和作用點是力的三要素。

2．瞭解力的大小、方向、作用點對力的效果的影響。

3．學習作簡單的力的圖示。

【儀器和器材】

彈簧，測力計，線繩，鈎碼，鋼板尺（或長鋼片），扳手，緊固在某一器件上的螺栓，磁鐵，磁針，小車。

【實驗方法】

一、用繩懸掛鈎碼，用手拉伸和壓縮彈簧，用繩拖拉小車，用磁鐵吸引磁針……通過這些有力作用的現象，同時分析各個不同情況下力的大小、方向、作用點，進一步幫助學生認識力的三要素。

二、用實驗驗證力的大小、方向和作用點不同，力所產生的效果不同。

1．演示用手拉伸彈簧或在測力計上掛鈎碼，同時説明用的力越大或掛的鈎碼越重，彈簧拉得越長，這表明力產生的效果跟力的大小有關係。

2．用同樣大小的力拉彈簧和壓彈簧，拉的時候彈簧伸長、壓的時候彈簧縮短，説明力的作用效果跟力的作用方向有關係。

3．將鋼板尺的一端用夾子固定在桌邊，先後在鋼板尺的另一端和中間某一位置，懸掛相同的鈎碼，可以看到鋼板尺所產生的形變不同。懸掛點距離固定端越遠鋼板尺產生的彎曲形變越大。用扳手擰螺母，手握在把的A點比B點省力。實驗表明力的作用效果跟力在物體上的作用點有關。

總之，力的作用效果是由力的大小、方向和作用點所決定的。

三、根據力的三要素，我們可以用作圖的方法把“力”形象地表示出來，這叫做力的圖示。具體的作法是：從力的作用點起，沿力的方向畫一條線段，在線段的末端標上箭頭。線段的長度表示力的大小，箭頭的方向表示力的方向，線段的起點是力的作用點。

物體受到的重力的方向是豎直向下的，作用點在物體的重心上。例如30牛頓重的圓球受到的重力所示。

用繩子沿水平方向以5牛頓的力拉小車時的拉力所示。

【注意事項】

作力的圖示，用線段長度表示力的大小時，應首先確定單位長的線段表示多大的力。

編者提示：本小實驗可輔以“力學”部分的物理實驗教學，以此培養和提高學生的實驗能力和素養。