用電流表演示超重與失重現(xiàn)象的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn).doc

用電流表演示超重與失重現(xiàn)象的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn) 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(yùn)動(dòng)定律的基礎(chǔ)上展開的。但此時(shí)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(shí)驗(yàn)在教學(xué)中顯得尤為重要?，F(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(cè)力計(jì)做加速運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行演示，但是這一實(shí)驗(yàn)需要從運(yùn)動(dòng)的彈簧測(cè)力計(jì)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(huì)采用放在電梯里的體重計(jì)來演示實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)器材自行設(shè)計(jì)超重與失重演示儀，方便簡(jiǎn)單地解決了這一物理實(shí)驗(yàn)問題。 1實(shí)驗(yàn)器材及裝置制作 1.1實(shí)驗(yàn)器材 14008型平板測(cè)力計(jì)（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(dòng)變阻器R，開關(guān)，50g的砝碼，鉛筆芯，導(dǎo)線，金屬絲等。 實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。 1.2裝置制作 （1）制作簡(jiǎn)單的滑動(dòng)變阻器。首先剪切長(zhǎng)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(cè)力計(jì) （2）將滑動(dòng)變阻器粘在彈簧測(cè)力計(jì)上，用導(dǎo)線將滑動(dòng)變阻器的滑片和彈簧測(cè)力計(jì)的指針固定在一起，如圖3所示。在固定滑動(dòng)變阻器時(shí)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?dòng)。 （3）按照?qǐng)D4所示電路圖，連接好電路。 2實(shí)驗(yàn)原理 該教具是在用彈簧測(cè)力計(jì)演示超重與失重的基礎(chǔ)上，將彈簧測(cè)力計(jì)的指針與用鉛筆芯制作的滑動(dòng)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(cè)力計(jì)的指針上下滑動(dòng)時(shí)會(huì)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(shí)，滑片向下滑動(dòng)，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(dòng)，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(yùn)動(dòng)的彈簧測(cè)力計(jì)中不易觀察的問題。 3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及操作步驟 （1）將彈簧測(cè)力計(jì)提起，懸掛砝碼（50g），保持平衡。然后閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，使電流表示數(shù)為0.10A，此時(shí)電流表的示數(shù)可以用來表示砝碼靜止時(shí)的視重，即砝碼的實(shí)重。 （2）將懸掛砝碼的彈簧測(cè)力計(jì)迅速提起，讓其加速上升，觀察電流表指針位置的變化。此時(shí)電流示數(shù)約為0.16A，電流表示數(shù)變大，說明此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)表示砝碼的視重大于實(shí)重，即砝碼處于超重狀態(tài)。 （3）讓懸掛砝碼的彈簧測(cè)力計(jì)加速下降，觀察電流表示數(shù)的變化。此時(shí)電流表示數(shù)約為0.04A，電流表示數(shù)減小，說明此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)表示砝碼的視重小于實(shí)重，即砝碼處于失重狀態(tài)。 4結(jié)束語 本實(shí)驗(yàn)具有取材方便、制作簡(jiǎn)單、操作容易、效果明顯等特點(diǎn)，并且還具有以下兩個(gè)重要作用。 （1）實(shí)驗(yàn)將力學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號(hào)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維能力。 （2）實(shí)驗(yàn)化動(dòng)為靜，將從運(yùn)動(dòng)的彈簧測(cè)力計(jì)觀察現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為從靜止的電流表中觀察現(xiàn)象，使實(shí)驗(yàn)由難變易，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。 此外，由于本實(shí)驗(yàn)取材方便，制作簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，不僅可用于教師演示實(shí)驗(yàn)，也可以用于學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。在用于教師演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了便于學(xué)