超重失重演示儀的制作

摘要：本文通過提供了一種取材容易、制作簡單、演示效果明顯的演示儀器，讓學生切身的感受超重和失重現象，克服教材演示實驗的局限性。

關鍵詞：超重；失重；演示儀

中圖分類號：G633.7

文獻標識碼：A

文章編號：1003-6148（2013）4（S）-0054-2

“超重和失重”是高中物理的重要教學內容，為了讓學生切身感受超重和失重現象，教科書上以物體在加速上升（減速下降）和減速上升（加速下降）的電梯里視重大小的變化來讓學生感受超重和失重或者以學生在體重計上下蹲、起立時體重計上示數的變化來演示超重、失重現象。

但筆者認為，教科書上的這些方法都存在一定的局限，譬如不利于在課堂上演示，難以讓學生身臨其境。筆者根據對超重、失重原理的理解，設計出了一套取材方便、造價便宜、原理簡單的實驗儀器，介紹如下。

制作材料

有機玻璃板（或木板）、彈簧測力計1只、導線若干、5號電池1對、電池盒、發光二極管2個（一個紅色，一個綠色）、AB膠、橡皮筋、焊錫、重物（200g），鐵釘、銅片、銅絲導線。

演示儀器結構

如圖1所示

制作方法

（1）選取一塊長為30cm、寬為20cm的有機玻璃板A，再選一塊高為60cm、寬為10cm的有機玻璃板B，把其分為10cm和50cm的兩段并畫上紅線作為標記，在紅線處彎成一個直角，如圖1所示粘合在有機玻璃板A上。

（2）在有機玻璃板B的頂端2～3cm處粘合兩個有機玻璃塊把彈簧測力計固定在兩個有機玻璃塊之間。

（3）用電烙鐵把鐵釘焊接在彈簧測力計的掛鉤處（鐵釘的另一端固定剝了皮的銅絲導線），掛鉤下固定2根橡皮筋，在兩根橡皮筋下面懸掛一個重物。

（4）取一小塊有機玻璃板C，在其兩邊對稱的位置上固定銅片，中間留出一2mm的縫隙，當重物在豎直方向上靜止時，調節有機玻璃板C的位置，使銅絲導線剛好位于縫隙處。

（5）把一個5號電池盒安裝在彈簧測力計的后面，把電源的正極接線柱與彈簧測力計上端的圓環相連接，其負極接線柱與上面的綠色二極管的負極相連，二極管的正極和上面銅片相連。同理連接下面的紅色二極管。

演示方法

演示時只需把重物向下拉動一段位移，松開手后。重物帶動鐵釘做近似簡諧振動。當鐵釘與下面的銅片接觸時，此時紅燈亮（表示超重），讀出彈簧測力計上的最大示數。可以觀察到此示數大于物重。當鐵釘與上面的銅片接觸時，此時綠燈亮（表示失重），讀出彈簧測力計的最小示數，可以觀察到此示數小于物重。

實驗效果

筆者用所做的實驗儀器來演示超重和失重現象時，操作簡單，定性演示效果明顯，能夠讓學生身臨其境地感受到超重和失重現象。

演示儀器優點

（1）儀器取材容易、制作簡單、操作簡便、節約經費、特別適用于貧困、落后地區的學校使用。

（2）儀器裝上了紅綠色的二極管，在演示時能引起學生的好奇心，演示時生動有趣，并且儀器的顯示部分（彈簧測力計、指示燈）在操作中始終保持靜止，便于觀察。

（3）儀器輕巧，演示實驗、隨堂實驗均易使用，克服了書上實驗不易在課堂演示的缺陷。

（4）可以指導學生自己動手制作，激發學生學習興趣、提高學生的動手能力、培養學生的科學探究及創新能力。

（欄目編輯 王柏廬）