傳統(tǒng)與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合

丁彥龍　馬廣平　付靜　曹怡

摘 要：本實(shí)驗(yàn)將重物放在電子秤上，重物對電子秤壓力可以通過電子秤的示數(shù)顯示出來.本實(shí)驗(yàn)儀器與以往的超重與失重演示儀相比較具有以下改進(jìn)：物體加速減速的距離長，實(shí)驗(yàn)效果明顯;對拉托盤的物塊做了特殊設(shè)計(jì)，使得以往很難觀察到的重物減速上升和減速下降階段的演示更加直觀.可以比較清楚地觀察到物體在加速上升、加速下降、減速上升、減速下降的過程中，電子秤的示數(shù)保持不變.這說明物體在做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，與物體靜止時(shí)的讀數(shù)比較，超重與失重實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯;為了讓所有學(xué)生都參與實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)置了無線攝像頭，可以將電子秤的讀數(shù)清晰地顯示在大屏幕上，這樣實(shí)驗(yàn)很直觀，每個(gè)學(xué)生都能參與，對產(chǎn)生超重與失重的原因會(huì)有更深刻的理解.

關(guān)鍵詞：超重;失重;演示儀

文章編號(hào)：1008-4134（2019）13-0033 中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

作者簡介：丁彥龍（1987-），男，四川成都人，碩士，中學(xué)二級(jí)教師，研究方向：物理教學(xué)與研究;

馬廣平（1984-），女，四川成都人，碩士，講師，研究方向：教育學(xué)方向;

付靜（1998-），女，四川成都人，碩士，中學(xué)二級(jí)教師，研究方向：物理教學(xué)與研究;

曹怡（1987-），女，四川成都人，本科，中學(xué)二級(jí)教師，研究方向：物理教學(xué)與研究.

1 特點(diǎn)與用途

本實(shí)驗(yàn)將重物放在電子秤上，重物對電子秤壓力可以通過電子秤的示數(shù)顯示出來，裝有電子秤和重物的托盤與跨過定滑輪的兩個(gè)物塊相連，本實(shí)驗(yàn)可以清晰地演示超重與失重等幾種情況，由于物體加速與減速的距離較長，可以清楚地觀察到在加速上升、加速下降、減速上升、減速下降的過程中電子秤的示數(shù)，在這些過程中電子秤的示數(shù)保持不變，說明物體在做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，與物體靜止時(shí)的讀數(shù)比較能夠清晰地得出超重與失重產(chǎn)生的原因，而且根據(jù)電子秤顯示的重物對電子秤壓力的數(shù)值，進(jìn)一步為接下來理論驗(yàn)證提供數(shù)據(jù)支持.

2 實(shí)驗(yàn)裝置與設(shè)計(jì)原理

本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示.外面是金屬支架，寬1.2m，高2m，上面固定了兩個(gè)定滑輪，定滑輪間距為0.8m，左邊三角形托盤里，將重物放在電子秤上，在三角形托盤上安裝了無線攝像頭，電子秤的示數(shù)可以由無線攝像頭直接投到教室的白板顯示屏上.

圖1（a）中，右邊設(shè)計(jì)了兩個(gè)物塊，單獨(dú)黑色物塊質(zhì)量小于左邊整個(gè)托盤的質(zhì)量，加上白色的物塊后整個(gè)右邊質(zhì)量大于左邊，將右邊兩物塊由靜止釋放，左邊的重物將勻加速上升，當(dāng)圖中白色物塊落到緩沖裝置上以后，由于這時(shí)左邊質(zhì)量大，左邊的重物將勻減速上升，這樣就演示了加速上升與減速上升;圖1（b）將圖中白色物塊掛到托盤下面，調(diào)整右邊黑色物塊的質(zhì)量，使得托盤質(zhì)量小于黑色物塊質(zhì)量，托盤加白色物塊質(zhì)量大于黑色物塊，將托盤抬高，由靜止釋放，托盤中的重物將勻加速下降，當(dāng)下面白色物塊落到緩沖裝置上以后，將勻減速下降.

3 制作材料

金屬支架（含滑輪2個(gè)）、重物、電子秤、無線攝像頭、托盤和細(xì)線.

4 制作方法

（1）固定金屬支架，在金屬支架上固定好定滑輪;

（2）用金屬或者木板制作電子秤的托盤，將電子秤與無線攝像頭固定在托盤上，使攝像頭對準(zhǔn)電子秤顯示屏;

（3）用光滑的細(xì)線或金屬絲將重物與電子秤連接，調(diào)試大小重物的質(zhì)量.

5 使用方法

當(dāng)電子秤上的物體靜止時(shí)，通過攝像頭將電子秤的讀數(shù)投到電子白板上，記下讀數(shù).

5.1 加速上升與減速上升演示

在右側(cè)加一小重物，這樣右側(cè)的質(zhì)量比左邊的大，靜止釋放重物，電子秤上的物體將向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，記下電子秤讀數(shù);

當(dāng)右側(cè)小重物落地后，右側(cè)質(zhì)量小于左側(cè)，電子秤上的物體減速上升，記下電子秤讀數(shù).

5.2 加速下降與減速下降演示

將右側(cè)重物掛在左側(cè)托盤下面，這時(shí)候左側(cè)質(zhì)量大于右側(cè)，將托盤在高處由靜止釋放，物體將加速下降，記下電子秤讀數(shù);

當(dāng)重物落地后，左側(cè)質(zhì)量會(huì)小于右側(cè)，物體減速下降，記下電子秤讀數(shù).

引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)所填表格得出結(jié)論.

表1是本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表，學(xué)生根據(jù)所做實(shí)驗(yàn)，仔細(xì)填寫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析就可以得出產(chǎn)生超重與失重的原因.

6 結(jié)束語

傳統(tǒng)的超重與失重演示實(shí)驗(yàn)是在彈簧測力計(jì)下面掛上鉤碼，加速向上提，觀察彈簧測力計(jì)示數(shù)變化，由于加速時(shí)間短，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過程中很難觀察清楚，而且很難演示加速上升，加速下降和減速下降.本實(shí)驗(yàn)可以清晰地演示超重與失重的幾種情況，由于距離較長，可以清楚地觀察到在加速上升、加速下降、減速上升、減速下降的過程中，電子秤的示數(shù)保持不變，說明物體在做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，與物體靜止時(shí)的讀數(shù)比較，實(shí)驗(yàn)效果明顯.而且為了讓所有學(xué)生都參與實(shí)驗(yàn)，本裝置設(shè)置了攝像頭，可以將電子秤的讀數(shù)清晰地顯示在大屏幕上，這樣實(shí)驗(yàn)很直觀，每個(gè)學(xué)生都能參與，對產(chǎn)生超重與失重的條件會(huì)有更深刻的理解.

參考文獻(xiàn)：

[1] 物理教材編寫組. 物理教師教學(xué)用書 物理（必修1）[M]. 北京：教育科學(xué)出版社，2009.

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[3]王維. 超重與失重演示裝置的改進(jìn)[J]. 物理實(shí)驗(yàn)，2017（03）：60-61.

[4] 馮一兵. 超重與失重演示裝置[J]. 物理實(shí)驗(yàn). 2003（10）：30-31.

（收稿日期：2019-01-22）