塒彈簧測力計住浮力實驗教學中的改進設計

李加周

條形盒測力計和平板測力計是小學科學教學中教師用來實驗演示和學生實驗是常用的儀器之一，我們也常用它測量物體的重量或者是測量拉動物體時力的大小。日常生活中還可以用它來稱量一些物體的重量。

這種測力計因其結構簡單，形象直觀，使用維護方便 ，一直在中小學教學中長期廣泛使用。

在小學五年級科學下冊《5浮力》一課中，為了為了讓學生親身感受到水對物體浮力，介紹了讓學生測量泡沫塑料塊在水中受到的浮力大小的一種實驗方法。

要準備的材料有橡皮泥，滑輪，塑料泡沫塊，平板測力計，棉線，水槽。

首先每組要準備一個干凈無水的玻璃或者透明的塑料水槽，然后在水槽底部用橡皮泥固定一個滑輪，再在泡沫塑料塊正中拴上線，將拉線穿過滑輪，線的一端放于水槽邊沿外打結，打結的目的是便于測力計勾住拉線。測量塑料泡沫塊在水中受到的浮力時，我們只需要在水槽中加滿水，用測力計勾住拉線，把塑料泡沫塊往水下拉入水中，從測力計上就能直接讀出泡沫塊在水中受到的浮力的大小了。

在多次的預做實驗，課堂演示實驗和學生的分組實驗過程中，我和幾位科學老師發現這種裝置有很多不便于操作的地方：

（1） 當水槽里裝滿水以后，作為拉線的棉線由于受水的浮力影響，棉線會脫離滑輪漂浮，必須重新把棉線安入滑輪中才能再進行實驗。上課實驗時也會出現這種情況，教師和學生雙手淋濕了，造成不便操作。

（2）棉線淋濕后也不易和測力計掛上。

（3）當你操作松手后必須取下測力計，實驗時還得安上去，況且棉線淋濕后也不好安上去。

（4）橡皮泥在水中浸泡一段時間后被水軟化并不能緊緊地沾附水槽底部牢牢的吸著滑輪，滑輪的脫落造成實驗的失敗而重作。

（5）由于實驗時雙手淋濕，和脫線，造成教師在課堂上演示的過程中雙手濕漉漉的手腳忙亂，這種現象在學生的分組實驗中也常常發生。一旦發生這種現象，往往會造成學生的實驗混亂和實驗熱情的挫敗。一堂課下來學生的書本，書桌，報告單上全是濕漉漉的水。

（6）由于是從測力計上讀取數值，這種測量方法就易給學生造成是拉力而不是浮力的錯覺，也影響了學生對物體在水中受到水的浮力的形象直觀的理解。學生往往會直接就說拉力是多少，而不會說浮力是多少，這種情況經常發生，而且部分學生還一時難以轉變觀念。

另外在教學中我們還得花費不少的時間向學生講述這種測量方法的準備過程，組裝方法，這樣就會耽誤不少的課堂教學時間，同時由于以上一些情況的出現對于課堂教學來說，一節課的時間是有限的。這種現象一直困擾了我很久，能不能用一種從泡沫塑料塊上面往下壓就能讓學生直接感知到水對泡沫塊的浮力呢？答案應該是肯定的。

在我們小學科學實驗室里常用的測力計是三種，平板測力計、盒式測力計、圓筒測力計。如果能將它們的拉的方式來測力改成壓的方式不就簡單了嗎。經過對三種測力計的仔細觀察，我發現平板和盒式測力計較好改動。

一， 平板測力計的改動

1， 首先在平板測力計的彈簧頂端掛鉤處打一個光滑的小孔，將彈簧反掛，讓管狀彈簧中心正對鉆的小孔。

2， 將原來測力計的掛鉤輕輕取下，（注意不要損傷彈簧的彈性）換上一根長30厘米，直徑0.5毫米的鋼絲或者竹簽（主要是考慮硬度），

3， 將鋼絲穿過鉆的小孔和彈簧上鐵片的小孔，在鋼絲15厘米的地方，將彈簧上鐵片與鋼絲連接的地方用502強力膠水粘牢鋼絲和鐵片。

4， 豎放和倒置測力計，反復調節測力計上指針位置，使其指針剛好指向0 刻度，這樣簡單的平板測力計就改成了既可以做拉力，也可以做壓力大小的測試使用了。

5 ， 使用測量拉力的大小時，方法和原來一樣。用來測量浮力的大小時，只需要將測力計倒置，將鋼絲壓在浮在水面上的塑料泡沫塊上，根據指針指示的刻度上的數字，就能直接讀出水對泡沫塊的浮力的大小了。

該測力計改好后， 經過反復試用驗證，后來經過課堂上的幾次使用，

我發現改進后的測力計使用起來非常簡潔方便。既簡便了課本上的那種設計的操作上繁瑣，使操作簡便了，同時也放開了操作者的手，靈活自如。學生在實驗操作過程中也簡單的多了，一堂測試水對不同大小的泡沫塊的浮力的實驗課學生輕松自如的就完成了，而且耗時也很短暫，

6， 我把這種測力計取名為《浮力測力計》。

二.盒式測力計的改進設計

盒式測力計的改進設計方法原理與平板測力計的改進方法基本是一致的。所不同的是條形盒測力計中間的那根金屬片原來是作為拉力桿來使用的，把它做為壓力桿后彈簧的放置就成了一個難題。因為彈簧是圓柱形的，放置在盒子內會擠壓著金屬片的上下伸縮活動，阻礙了金屬片的靈動性，導致測量的不準確性。具體做法如下：

（1） 扭轉條形盒測力計上的指針與刻度盤上的槽型溝的溝槽方向一致，抽出鋁制刻度盤。

（2） 取下彈簧和金屬片

（3） 打磨金屬片上的槽溝。由于金屬片原來是作為拉力桿測力計來使用的，將金屬片倒置作為壓力桿來使用后，彈簧會被卡住，阻礙金屬片的自由伸縮，較好的辦法是把金屬片的溝槽用銼打磨，擴大金屬片的溝槽的寬度，使其能容納下彈簧，剛好處于金屬片的中央，能讓金屬片自由伸縮。

（4） 依照拆卸相同的方法安裝好測力計，調整刻度盤位置，使其指針剛好指向0刻度就安裝完畢。

使用時我們只需在水槽里裝滿水，把要測的塑料泡沫塊放在水面上，讓測力計指針指向0刻度。將浮力測力計輕輕地壓在泡沫塊上。用力往下測力計，用的的大小不同，測力計上的指針所指示的刻度也不同。讀出刻度盤上的刻度，就是塑料泡沫塊受到的水的浮力的大小。

使用浮力測力計測量泡沫塊受到的浮力的大小，浸在水里的體積越小，受到的浮力越小，浮力測力計讀書就小。

浸在水里的體積越大，受到的浮力越大，浮力測力計的讀數就越大。

此測力計改進后經反復使用驗證，優點在于： 操作簡便，形象直觀，學生容易理解 。