用電流表演示超重與失重現(xiàn)象的設(shè)計性實驗.doc

用電流表演示超重與失重現(xiàn)象的設(shè)計性實驗 江蘇師范大學(xué)教師教育學(xué)院（221116）楊澤敏孫曉林拾景忠 超重與失重是在學(xué)生學(xué)習(xí)了牛頓運動定律的基礎(chǔ)上展開的。但此時學(xué)生以形象思維為主，抽象思維能力較為薄弱，如果只通過理論分析超重與失重，有一定的難度，因此，演示實驗在教學(xué)中顯得尤為重要。現(xiàn)在教學(xué)中能用于課堂的超重與失重演示儀非常少，通常只是利用懸掛砝碼的彈簧測力計做加速運動來進行演示，但是這一實驗需要從運動的彈簧測力計上觀察超重與失重現(xiàn)象，不大方便。在一些有條件的學(xué)校會采用放在電梯里的體重計來演示實驗，但是操作不方便，并且效果不夠明顯。為此，筆者充分利用一些常見的實驗器材自行設(shè)計超重與失重演示儀，方便簡單地解決了這一物理實驗問題。 1實驗器材及裝置制作 1.1實驗器材 14008型平板測力計（量程05N），電流表（量程00.6A，最小刻度為0.02A），電源（兩節(jié)干電池），滑動變阻器R，開關(guān)，50g的砝碼，鉛筆芯，導(dǎo)線，金屬絲等。 實驗裝置如圖1所示。 1.2裝置制作 （1）制作簡單的滑動變阻器。首先剪切長度小于鉛筆芯1cm的吸管，在其側(cè)面剪出一道口子，兩端用塑料泡沫塞住并用膠帶固定好；然后用金屬絲圈在鉛筆芯上，作為滑片；最后將帶金屬絲的鉛筆芯插入吸管中間，用膠帶粘好，如圖2所示。 與彈簧測力計 （2）將滑動變阻器粘在彈簧測力計上，用導(dǎo)線將滑動變阻器的滑片和彈簧測力計的指針固定在一起，如圖3所示。在固定滑動變阻器時可以通過用塑料泡沫來調(diào)整其高度，保證鉛筆芯與指針平行，以確?；淖杂苫瑒?。 （3）按照圖4所示電路圖，連接好電路。 2實驗原理 該教具是在用彈簧測力計演示超重與失重的基礎(chǔ)上，將彈簧測力計的指針與用鉛筆芯制作的滑動變阻器的滑片連接，按圖5所示原理圖連接而成。當(dāng)彈簧測力計的指針上下滑動時會改變接入電路中電阻的大小，從而可以從電流表中觀察懸掛重物的重量，并因此也可以用來演示超重與失重現(xiàn)象。當(dāng)物體超重時，滑片向下滑動，接入電路中的電阻減小，電流表示數(shù)變大；反之，若電流表示數(shù)減小，則說明滑片向上滑動，即物體處于失重狀態(tài)。因此從靜止的電流表中觀察電流的變化來說明超重與失重現(xiàn)象，很好地解決了從運動的彈簧測力計中不易觀察的問題。 3實驗內(nèi)容及操作步驟 （1）將彈簧測力計提起，懸掛砝碼（50g），保持平衡。然后閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使電流表示數(shù)為0.10A，此時電流表的示數(shù)可以用來表示砝碼靜止時的視重，即砝碼的實重。 （2）將懸掛砝碼的彈簧測力計迅速提起，讓其加速上升，觀察電流表指針位置的變化。此時電流示數(shù)約為0.16A，電流表示數(shù)變大，說明此時彈簧測力計表示砝碼的視重大于實重，即砝碼處于超重狀態(tài)。 （3）讓懸掛砝碼的彈簧測力計加速下降，觀察電流表示數(shù)的變化。此時電流表示數(shù)約為0.04A，電流表示數(shù)減小，說明此時彈簧測力計表示砝碼的視重小于實重，即砝碼處于失重狀態(tài)。 4結(jié)束語 本實驗具有取材方便、制作簡單、操作容易、效果明顯等特點，并且還具有以下兩個重要作用。 （1）實驗將力學(xué)信號轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計思維能力。 （2）實驗化動為靜，將從運動的彈簧測力計觀察現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為從靜止的電流表中觀察現(xiàn)象，使實驗由難變易，提高了實驗教學(xué)效果。 此外，由于本實驗取材方便，制作簡單，實驗現(xiàn)象明顯，不僅可用于教師演示實驗，也可以用于學(xué)生分組實驗。在用于教師演示實驗時，為了便于學(xué)