用橡皮筋制簡易測力計的探究活動VIP

1、用橡皮筋制簡易測力計的探究活動摘要：用橡皮筋制作的測力計，其測量結(jié)果和真實值出入很大，給同學(xué)們在物理儀器的制作和使用過程中帶來了困惑。通過探究活動，找出原因，對胡克定律有更加深入的理解，同時體驗科學(xué)探究的過程、樹立科學(xué)態(tài)度和提高科學(xué)研究的興趣。關(guān)鍵詞：科學(xué)探究；橡皮筋；測力計；胡克定律在初中物理學(xué)習(xí)過程中，測力計使用很廣泛。為了讓學(xué)生參與學(xué)習(xí)的過程、培養(yǎng)動手、動腦的習(xí)慣，達到培養(yǎng)學(xué)生能力的目的，在初中物理教科書中提出，讓學(xué)生自制簡易橡皮筋測力計。橡皮筋是很易取的材料，制作過程也不是很難，完全可以在現(xiàn)有的條件下制作完成，可是在制作的過程中發(fā)現(xiàn)一些問題卻并不簡單，有必要認真探究一下。一、提出問題及

2、猜想初中物理課本上關(guān)于力的章節(jié)中介紹了彈簧測力計的原理是：彈簧的伸長與所受的外力成正比，據(jù)這樣的描述，橡皮筋也具有類似的性質(zhì)，由此推出：能否用生活中常見的橡皮筋來制作測力計呢？甲：不能，因為實驗室里沒有用橡皮筋制成的測力計。乙：可以，彈簧的伸長和所受的外力成正比，橡皮筋也有這樣的特性。丙：橡皮筋的伸長和所受的拉力可能不是成正比的關(guān)系。二'制訂計劃與設(shè)計實驗據(jù)前面的討論，這次探究活動不僅僅是制作一個簡單的測力計，而同時要考慮以下的幾個問題：分析橡皮筋的特性；做成的測力計如何刻上刻度，它的刻度是不是均勻的等。同學(xué)們選出本實驗所需的器材：木板、橡皮筋、直尺、鉤碼和輔助分析的工具計算機。橡皮筋

3、在自然狀態(tài)下，是沒有完全伸直的，所以在進行實驗時，應(yīng)當(dāng)給橡皮筋掛一初始重物，以達到伸直的目的，但是不要把橡皮筋拉長了，因此在配重時應(yīng)根據(jù)不同的橡皮筋選取相應(yīng)的重物。所需要測量的數(shù)據(jù)項有：外力F,橡皮筋伸長量L,本實驗做三組對比實驗，制作出如下表頭樣式：次數(shù)、外力(F/NX0.0098)、橡皮筋1(L/cm)、橡皮筋2(L/cm)、橡皮筋3(L/cm)o三、進行實驗與收集證據(jù)在這個環(huán)節(jié)中能檢驗學(xué)生對理論知識和基本技能的掌握與運用，能培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和信息收集能力，應(yīng)放手讓學(xué)生去操作、觀察、體驗、思考。通過測量，選取其中三組數(shù)據(jù)，實驗次數(shù)20次，力從零開始，以50克增量遞增到450,再減少到零。

4、對應(yīng)橡皮筋長度為(單位CM)。L1：3.50,4.10,4.35,4.90,5.75,6.95,8.05,9.25,10.20,11.20,10.90,10.30,9.50,8.30,6.90,5.85,5.00,4.30,3.7。L2:3.80,4.30,4.80,5.4,6.35,7.60,8.80,10.00,12.00,12.00,11.70,11.00,10.20,8.90,7.20,6.10,5.20,4.50,4.10。L3:4.10,4.40,4.95,5.70,6.90,8.20,9.50,10.70,11.70,12.90,12.90,12.50,12.10,10.90,9

5、.40,7.90,6.50,6.35,4.65,420。四、分析與論證在本實驗中對數(shù)據(jù)進行分析時，借助計算機會更加方便。本圖是利用EXCEL的圖表功能“XY散點圖”自動得出的橡皮筋的伸長和所受外力的關(guān)系圖。由圖41可以看出：（1）雖然橡皮筋所受外力越大，伸長越長，但從圖形上可以看出它不是一條直線,說明這兩者不是線性關(guān)系；（2）同一根橡皮筋受到相同的外力，在增加和減小的情況下,橡皮筋的伸長和縮短是不一樣的；（3）同一根橡皮筋在幾次實驗中，即使受到的外力相同，但是其長度卻越來越長。那么橡皮筋為什么有這樣的性質(zhì)呢？通過引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)的資料發(fā)現(xiàn)：如果將X在某一變化范圍內(nèi)變化一個周期，由丫對x作圖得到

6、一個封閉的曲線，這個曲線稱為滯后回線，許多材料都存在滯后現(xiàn)象，看上面的圖力F和橡皮筋的伸長L就構(gòu)成了一個封閉的曲線，很明顯橡皮筋有明顯的滯后現(xiàn)象，同樣一個外力對應(yīng)著兩個橡皮筋的伸長值。說明橡皮筋所受的外力和伸長量不是線性關(guān)系，橡皮筋并不完全遵從胡克定律，用橡皮筋做測力計嚴格來說是不正確的。五、交流與總結(jié)由以上幾步工作總結(jié)出：（1）橡皮筋的伸長和所受的外力不是線性關(guān)系，所以制成的測力計的刻度是不均勻的，必須按實際的測量來對應(yīng)畫刻度線。（2）橡皮筋的伸長和縮短的過程是有遲滯現(xiàn)象的，既使用實際的測量來畫刻度線，在以后的測量中得出的測量值也不是很準確的。3.當(dāng)橡皮筋所受外力達到一定值時，外力等量增加而橡皮筋的伸長卻越來越短。4,橡皮筋在拉伸的過程中發(fā)生了不可恢復(fù)的變化，即第一次和第二次拉伸時力與伸長量成不同的關(guān)系，由胡克定律F=kx可知，對于橡皮筋其k值不是個常數(shù)。通過本實驗，學(xué)生體驗了制作過程，也更加理解了測力