簡易電子天平的制作

黃監

(成都七中 四川 成都 610041)

龐艷紅 林杰

(東北師范大學 吉林 長春 130024)

在人教版教材《選修3-2》第六章第二節中介紹了一些常見傳感器，其中就有電子秤.但是這里提到的主要原理是壓力使得應變片發生形變，從而引起一個電壓差，由于應變片的形變量與壓力是一個比較復雜的對應關系，學生只能定性地分析其傳感原理.筆者一直在思考能不能制作一個傳感器，能夠定量地研究其傳感原理，從而凸顯知識的應用性.于是想到了傳統的電磁力平衡原理的電子天平，它用到的大多數原理都屬于中學物理的內容.本文通過讓學生體會簡易電子天平的制作過程，加深其對杠桿、電路、安培力、輻向磁場、線性對應關系等知識的理解與應用，實現理論與實踐的對接.

1 制作所需材料

廢舊鐵盒1個(用作載物盤)，用天平準確測出其質量m1.廢棄喇叭中的“山”字形磁鐵1個，它能產生如圖1所示的勻強輻向磁場.塑料管1根，在其上繞制一定的線圈并使總質量為m2(m1=m2).電源，導線，滑動變阻器，電流表，硬質塑料條等.

圖1

2 制作過程

圖2

3 測量原理及過程

該天平的基本原理在于利用安培力與電流的線性對應關系，以及安培力與待測重物重力的平衡，從而利用電流表讀數來表示重物質量，電路圖如圖2.

操作步驟：(1)將R1的滑動觸頭滑至最左端，閉合開關S1,S2;利用機械調平螺母A調節天平平衡,即紅綠燈皆熄滅的狀態.

在課程改革的今天，物理教學越來越重視實用性和生活化.特別是傳感器的內容進入中學物理之后，各種情境式實驗題在高考中更是層出不窮.其目的正是考查學生理論與實踐的結合能力、動手能力，真正體現物理的實用性.這樣的制作過程旨在提高學生的實踐探究能力，加強知識的應用，提升學習興趣，使得傳感器的教學“有血有肉”.同時，也可將本實驗與電表改裝等知識相結合，讓學生自制表盤從而直接讀取質量.另外，還可以達到強化對物理儀器上常用到的線性對應和轉化思想的理解的目的，在此筆者不贅述.