关于超细实验的改进

关于超细实验的改进

过去，描述重量和重量的实验方法是将重量钩子上的钩子标记，静态读取和读取，然后用手掌压弹簧平衡朝上运动，弹簧平衡的读取值变得更大，即重量；如果你加速或向下移动，弹簧平衡的读取值会降低，这就是重量（该方法适用于中学物理教材）。这一演示方法存在着如下不足:一是弹簧秤较小,可见度差;二是指针一闪而过,学生不容易看清读数,等弹簧秤静止下来,指针也回到原位,这显然不利于学生对超重、失重概念的理解(也许由于上述原因,现行高中物理教材干脆省略了此演示实验).笔者通过认真分析发现,该实验效果不好的原因在于不能把变化后的指针位置固定下来,假如能让指针固定下来,学生就可读出弹簧秤加速运动后物体受到的重力,再和弹簧秤静止时的读数一比较,即可明了超重(或失重)概念.在借鉴“冲击摆”实验的基础上,笔者设计制作了超重失重演示器,有效地克服了上述不足,在教学中取得了很好的教学效果.1设备制造该仪器的主体结构就是一个放大了的、加了两根导轨的“弹簧秤”,如图1所示.1.1“摆动片”的使用把弹簧秤的指针和挂钩分离开来,并在弹簧秤的挂钩上做一个“拨动片”,实验时,让“拨动片”拨动指针在导轨上移动,当弹簧秤静止时,挂钩恢复原位,而指针留在了“超重”或“失重”的位置上,并指示出物体做加速运动时的“视重”.1.2所需的设备160长度约60cm,宽约15cm,厚度约1cm的光滑长方形木板一块.2厚度约0.5cm,面积约1cm2的小木块4个.3原长度约15mcm,劲度系数约为50N/m,最大伸长量大于40cm的密绕弹簧一根.42长度约2m,直径约2mm的铁丝一段.5厚度约为0.8mm的铁皮一小块.1.3生产方法1弹响棋挂钩画带①在面板正面刷白漆,晾干.②在距顶部1cm处的中央钉一铁钉,用来挂弹簧;在距下边缘1cm处的中央钉一U形钩,用来做弹簧秤挂钩的限位孔.③在距顶端约15cm处,画一条水平线段,在距离中央2.5cm处对称地画出A、B两点;同样,在距下边缘1cm处画一条水平线段,找到对应的C、D两点,在A、B、C、D四点打孔,用来穿铁丝用.注意,AC、BD必须平行,且平行于面板的中轴线.④在A、B的下方,C、D的上方各钉一小木块,以便使作为导轨的铁丝悬空.2两个控制部位.①在铁丝的中央找到相距5cm的两点,并弯成U型(底部的两个拐点尽量弯成硬弯).②把铁丝的两个自由端分别从面板的背面通过A、B两点向前穿出,再向下弯曲,再通过C、D两点向后穿出,然后在面板的背面拧紧.注意,两根导轨要拉紧,并保持笔直.3弹簧直径.①剪一段长度适当的铁丝,一端弯成钩,用作弹簧秤的挂钩.②用铁皮剪一个圆,其直径和弹簧直径大致相等.在中央打孔,穿在挂钩上.用来做拨动指针移动的“拨动片”.③仿照成品弹簧秤的做法,用铁皮剪一个正三角形(略大于弹簧直径),中央打孔,穿在挂钩上,并把挂钩的这一端铆成帽,使三角形不能脱出.4把转动片和挂钩重新焊接成挂钩上①把三角形铁皮按照弹簧螺旋的方向旋入弹簧的两匝之间,把三个角向下弯曲.②调整拨动片的位置,使之指向适当位置.为了增加该拨动片和挂钩连接的稳固性,可以把它直接焊在挂钩上的适当位置,也可以每隔120°增加一条筋.5初刻的初至中央弹响司即刻①把弹簧挂在顶端的铁钉上.②在距离中线约4.5cm的位置分别画两条竖直线段,用来标注刻度.刻度的具体位置用一标准弹簧秤来校准.6用针之间的距离。用一个短环①用一段铁丝弯成图2(a)所示的形状(名为“指针钩”),一端弯成封闭的圆,另一端弯成开放的钩.并把圆旋入一根导轨中(使一根导轨在圆中穿行),把钩勾在另一根导轨上,使圆和钩之间的距离略小于导轨间距,以便利用导轨和指针钩之间的摩擦来工作;且预防在使用中指针丢失.②用铁皮剪成图2(b)所示的指针,并固定在上述“指针钩”的前面.为明显起见,可以刷上红漆.至此,整个仪器制作完毕.2实验方法2.1弹簧摆动片的使用先把“指针钩”一端的钩从导轨上摘下,把指针置于圆形“拨动片”的下方(紧贴“拨动片”),再把钩勾在导轨上,取一个5N重的砝码,挂在弹簧秤下,弹簧伸长,挂钩向下运动,“拨动片”拨动指针沿导轨向下运动,静止时,指针指向5N的位置;此时,用手握住弹簧秤加速向上运动,静止时挂钩恢复原位,而指针指在了约15N的位置(超重数值的大小决定于运动时加速度的大小),显示出了“超重”.下次实验时,用手把指针拨回到“拨动片”的下面(与拨动片接触),然后再加速上升,即可重复实验.2.2用“摆动片”显示失重从导轨上摘下“指针钩”一端的钩,把指针置于圆形“拨动片”的上方,并挂在导轨上,取一个15N重的砝码,挂在弹簧秤下,弹簧伸长,挂钩向下运动,用手拨动指针沿导轨向下运动,静止时,使指针指向15N的位置;此时,用手握住弹簧秤加速向下运动,静止时挂钩恢复原位,而指针指在了约5N的位置(失重数值的大小决定于运动时加速度的大小),显示出了“失重”.下次实验时,用手把指针拨回到“拨动片”的上面(与拨动片接触),然后再加速下降,即可重复实验.综上所述,做超重实验时,是“拨动片”把指针向下拨动到数值较大的位置处静止;做失重实验时,是“拨动片”把指针向上拨动到数值较小的位置处静止.因此,指针指示的数值就是物体加速运动后的“视重”,物体的“超重”