塒彈簧測力計(jì)住浮力實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的改進(jìn)設(shè)計(jì)

李加周

條形盒測力計(jì)和平板測力計(jì)是小學(xué)科學(xué)教學(xué)中教師用來實(shí)驗(yàn)演示和學(xué)生實(shí)驗(yàn)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(dòng)物體時(shí)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(jì)因其結(jié)構(gòu)簡單，形象直觀，使用維護(hù)方便 ，一直在中小學(xué)教學(xué)中長期廣泛使用。

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

要準(zhǔn)備的材料有橡皮泥，滑輪，塑料泡沫塊，平板測力計(jì)，棉線，水槽。

首先每組要準(zhǔn)備一個(gè)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(gè)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(jié)，打結(jié)的目的是便于測力計(jì)勾住拉線。測量塑料泡沫塊在水中受到的浮力時(shí)，我們只需要在水槽中加滿水，用測力計(jì)勾住拉線，把塑料泡沫塊往水下拉入水中，從測力計(jì)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(yù)做實(shí)驗(yàn)，課堂演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)過程中，我和幾位科學(xué)老師發(fā)現(xiàn)這種裝置有很多不便于操作的地方：

（1） 當(dāng)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(huì)脫離滑輪漂浮，必須重新把棉線安入滑輪中才能再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。上課實(shí)驗(yàn)時(shí)也會(huì)出現(xiàn)這種情況，教師和學(xué)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(jì)掛上。

（3）當(dāng)你操作松手后必須取下測力計(jì)，實(shí)驗(yàn)時(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn)的失敗而重作。

（5）由于實(shí)驗(yàn)時(shí)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(xiàn)象在學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)中也常常發(fā)生。一旦發(fā)生這種現(xiàn)象，往往會(huì)造成學(xué)生的實(shí)驗(yàn)混亂和實(shí)驗(yàn)熱情的挫敗。一堂課下來學(xué)生的書本，書桌，報(bào)告單上全是濕漉漉的水。

（6）由于是從測力計(jì)上讀取數(shù)值，這種測量方法就易給學(xué)生造成是拉力而不是浮力的錯(cuò)覺，也影響了學(xué)生對物體在水中受到水的浮力的形象直觀的理解。學(xué)生往往會(huì)直接就說拉力是多少，而不會(huì)說浮力是多少，這種情況經(jīng)常發(fā)生，而且部分學(xué)生還一時(shí)難以轉(zhuǎn)變觀念。

另外在教學(xué)中我們還得花費(fèi)不少的時(shí)間向?qū)W生講述這種測量方法的準(zhǔn)備過程，組裝方法，這樣就會(huì)耽誤不少的課堂教學(xué)時(shí)間，同時(shí)由于以上一些情況的出現(xiàn)對于課堂教學(xué)來說，一節(jié)課的時(shí)間是有限的。這種現(xiàn)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(xué)生直接感知到水對泡沫塊的浮力呢？答案應(yīng)該是肯定的。

在我們小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室里常用的測力計(jì)是三種，平板測力計(jì)、盒式測力計(jì)、圓筒測力計(jì)。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(jīng)過對三種測力計(jì)的仔細(xì)觀察，我發(fā)現(xiàn)平板和盒式測力計(jì)較好改動(dòng)。

一， 平板測力計(jì)的改動(dòng)

1， 首先在平板測力計(jì)的彈簧頂端掛鉤處打一個(gè)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(jì)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(qiáng)力膠水粘牢鋼絲和鐵片。

4， 豎放和倒置測力計(jì)，反復(fù)調(diào)節(jié)測力計(jì)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(jì)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(shí)，方法和原來一樣。用來測量浮力的大小時(shí)，只需要將測力計(jì)倒置，將鋼絲壓在浮在水面上的塑料泡沫塊上，根據(jù)指針指示的刻度上的數(shù)字，就能直接讀出水對泡沫塊的浮力的大小了。

該測力計(jì)改好后， 經(jīng)過反復(fù)試用驗(yàn)證，后來經(jīng)過課堂上的幾次使用，

我發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后的測力計(jì)使用起來非常簡潔方便。既簡便了課本上的那種設(shè)計(jì)的操作上繁瑣，使操作簡便了，同時(shí)也放開了操作者的手，靈活自如。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)課學(xué)生輕松自如的就完成了，而且耗時(shí)也很短暫，

6， 我把這種測力計(jì)取名為《浮力測力計(jì)》。

二.盒式測力計(jì)的改進(jìn)設(shè)計(jì)

盒式測力計(jì)的改進(jìn)設(shè)計(jì)方法原理與平板測力計(jì)的改進(jìn)方法基本是一致的。所不同的是條形盒測力計(jì)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(gè)難題。因?yàn)閺椈墒菆A柱形的，放置在盒子內(nèi)會(huì)擠壓著金屬片的上下伸縮活動(dòng)，阻礙了金屬片的靈動(dòng)性，導(dǎo)致測量的不準(zhǔn)確性。具體做法如下：

（1） 扭轉(zhuǎn)條形盒測力計(jì)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(jì)來使用的，將金屬片倒置作為壓力桿來使用后，彈簧會(huì)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(kuò)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(jì)，調(diào)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(shí)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(jì)指針指向0刻度。將浮力測力計(jì)輕輕地壓在泡沫塊上。用力往下測力計(jì)，用的的大小不同，測力計(jì)上的指針?biāo)甘镜目潭纫膊煌Ｗx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(jì)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(jì)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(jì)的讀數(shù)就越大。

此測力計(jì)改進(jìn)后經(jīng)反復(fù)使用驗(yàn)證，優(yōu)點(diǎn)在于： 操作簡便，形象直觀，學(xué)生容易理解 。