關(guān)于超細(xì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

關(guān)于超細(xì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

過去，描述重量和重量的實(shí)驗(yàn)方法是將重量鉤子上的鉤子標(biāo)記，靜態(tài)讀取和讀取，然后用手掌壓彈簧平衡朝上運(yùn)動(dòng)，彈簧平衡的讀取值變得更大，即重量；如果你加速或向下移動(dòng)，彈簧平衡的讀取值會(huì)降低，這就是重量（該方法適用于中學(xué)物理教材）。這一演示方法存在著如下不足:一是彈簧秤較小,可見度差;二是指針一閃而過,學(xué)生不容易看清讀數(shù),等彈簧秤靜止下來,指針也回到原位,這顯然不利于學(xué)生對(duì)超重、失重概念的理解(也許由于上述原因,現(xiàn)行高中物理教材干脆省略了此演示實(shí)驗(yàn)).筆者通過認(rèn)真分析發(fā)現(xiàn),該實(shí)驗(yàn)效果不好的原因在于不能把變化后的指針位置固定下來,假如能讓指針固定下來,學(xué)生就可讀出彈簧秤加速運(yùn)動(dòng)后物體受到的重力,再和彈簧秤靜止時(shí)的讀數(shù)一比較,即可明了超重(或失重)概念.在借鑒“沖擊擺”實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,筆者設(shè)計(jì)制作了超重失重演示器,有效地克服了上述不足,在教學(xué)中取得了很好的教學(xué)效果.1設(shè)備制造該儀器的主體結(jié)構(gòu)就是一個(gè)放大了的、加了兩根導(dǎo)軌的“彈簧秤”,如圖1所示.1.1“擺動(dòng)片”的使用把彈簧秤的指針和掛鉤分離開來,并在彈簧秤的掛鉤上做一個(gè)“撥動(dòng)片”,實(shí)驗(yàn)時(shí),讓“撥動(dòng)片”撥動(dòng)指針在導(dǎo)軌上移動(dòng),當(dāng)彈簧秤靜止時(shí),掛鉤恢復(fù)原位,而指針留在了“超重”或“失重”的位置上,并指示出物體做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的“視重”.1.2所需的設(shè)備160長(zhǎng)度約60cm,寬約15cm,厚度約1cm的光滑長(zhǎng)方形木板一塊.2厚度約0.5cm,面積約1cm2的小木塊4個(gè).3原長(zhǎng)度約15mcm,勁度系數(shù)約為50N/m,最大伸長(zhǎng)量大于40cm的密繞彈簧一根.42長(zhǎng)度約2m,直徑約2mm的鐵絲一段.5厚度約為0.8mm的鐵皮一小塊.1.3生產(chǎn)方法1彈響棋掛鉤畫帶①在面板正面刷白漆,晾干.②在距頂部1cm處的中央釘一鐵釘,用來掛彈簧;在距下邊緣1cm處的中央釘一U形鉤,用來做彈簧秤掛鉤的限位孔.③在距頂端約15cm處,畫一條水平線段,在距離中央2.5cm處對(duì)稱地畫出A、B兩點(diǎn);同樣,在距下邊緣1cm處畫一條水平線段,找到對(duì)應(yīng)的C、D兩點(diǎn),在A、B、C、D四點(diǎn)打孔,用來穿鐵絲用.注意,AC、BD必須平行,且平行于面板的中軸線.④在A、B的下方,C、D的上方各釘一小木塊,以便使作為導(dǎo)軌的鐵絲懸空.2兩個(gè)控制部位.①在鐵絲的中央找到相距5cm的兩點(diǎn),并彎成U型(底部的兩個(gè)拐點(diǎn)盡量彎成硬彎).②把鐵絲的兩個(gè)自由端分別從面板的背面通過A、B兩點(diǎn)向前穿出,再向下彎曲,再通過C、D兩點(diǎn)向后穿出,然后在面板的背面擰緊.注意,兩根導(dǎo)軌要拉緊,并保持筆直.3彈簧直徑.①剪一段長(zhǎng)度適當(dāng)?shù)蔫F絲,一端彎成鉤,用作彈簧秤的掛鉤.②用鐵皮剪一個(gè)圓,其直徑和彈簧直徑大致相等.在中央打孔,穿在掛鉤上.用來做撥動(dòng)指針移動(dòng)的“撥動(dòng)片”.③仿照成品彈簧秤的做法,用鐵皮剪一個(gè)正三角形(略大于彈簧直徑),中央打孔,穿在掛鉤上,并把掛鉤的這一端鉚成帽,使三角形不能脫出.4把轉(zhuǎn)動(dòng)片和掛鉤重新焊接成掛鉤上①把三角形鐵皮按照彈簧螺旋的方向旋入彈簧的兩匝之間,把三個(gè)角向下彎曲.②調(diào)整撥動(dòng)片的位置,使之指向適當(dāng)位置.為了增加該撥動(dòng)片和掛鉤連接的穩(wěn)固性,可以把它直接焊在掛鉤上的適當(dāng)位置,也可以每隔120°增加一條筋.5初刻的初至中央彈響司即刻①把彈簧掛在頂端的鐵釘上.②在距離中線約4.5cm的位置分別畫兩條豎直線段,用來標(biāo)注刻度.刻度的具體位置用一標(biāo)準(zhǔn)彈簧秤來校準(zhǔn).6用針之間的距離。用一個(gè)短環(huán)①用一段鐵絲彎成圖2(a)所示的形狀(名為“指針鉤”),一端彎成封閉的圓,另一端彎成開放的鉤.并把圓旋入一根導(dǎo)軌中(使一根導(dǎo)軌在圓中穿行),把鉤勾在另一根導(dǎo)軌上,使圓和鉤之間的距離略小于導(dǎo)軌間距,以便利用導(dǎo)軌和指針鉤之間的摩擦來工作;且預(yù)防在使用中指針丟失.②用鐵皮剪成圖2(b)所示的指針,并固定在上述“指針鉤”的前面.為明顯起見,可以刷上紅漆.至此,整個(gè)儀器制作完畢.2實(shí)驗(yàn)方法2.1彈簧擺動(dòng)片的使用先把“指針鉤”一端的鉤從導(dǎo)軌上摘下,把指針置于圓形“撥動(dòng)片”的下方(緊貼“撥動(dòng)片”),再把鉤勾在導(dǎo)軌上,取一個(gè)5N重的砝碼,掛在彈簧秤下,彈簧伸長(zhǎng),掛鉤向下運(yùn)動(dòng),“撥動(dòng)片”撥動(dòng)指針沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng),靜止時(shí),指針指向5N的位置;此時(shí),用手握住彈簧秤加速向上運(yùn)動(dòng),靜止時(shí)掛鉤恢復(fù)原位,而指針指在了約15N的位置(超重?cái)?shù)值的大小決定于運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度的大小),顯示出了“超重”.下次實(shí)驗(yàn)時(shí),用手把指針撥回到“撥動(dòng)片”的下面(與撥動(dòng)片接觸),然后再加速上升,即可重復(fù)實(shí)驗(yàn).2.2用“擺動(dòng)片”顯示失重從導(dǎo)軌上摘下“指針鉤”一端的鉤,把指針置于圓形“撥動(dòng)片”的上方,并掛在導(dǎo)軌上,取一個(gè)15N重的砝碼,掛在彈簧秤下,彈簧伸長(zhǎng),掛鉤向下運(yùn)動(dòng),用手撥動(dòng)指針沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng),靜止時(shí),使指針指向15N的位置;此時(shí),用手握住彈簧秤加速向下運(yùn)動(dòng),靜止時(shí)掛鉤恢復(fù)原位,而指針指在了約5N的位置(失重?cái)?shù)值的大小決定于運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度的大小),顯示出了“失重”.下次實(shí)驗(yàn)時(shí),用手把指針撥回到“撥動(dòng)片”的上面(與撥動(dòng)片接觸),然后再加速下降,即可重復(fù)實(shí)驗(yàn).綜上所述,做超重實(shí)驗(yàn)時(shí),是“撥動(dòng)片”把指針向下?lián)軇?dòng)到數(shù)值較大的位置處?kù)o止;做失重實(shí)驗(yàn)時(shí),是“撥動(dòng)片”把指針向上撥動(dòng)到數(shù)值較小的位置處?kù)o止.因此,指針指示的數(shù)值就是物體加速運(yùn)動(dòng)后的“視重”,物體的“超重”