埘弹簧测力计住浮力实验教学中的改进设计

李加周

条形盒测力计和平板测力计是小学科学教学中教师用来实验演示和学生实验是常用的仪器之一，我们也常用它测量物体的重量或者是测量拉动物体时力的大小。日常生活中还可以用它来称量一些物体的重量。

这种测力计因其结构简单，形象直观，使用维护方便 ，一直在中小学教学中长期广泛使用。

在小学五年级科学下册《5浮力》一课中，为了为了让学生亲身感受到水对物体浮力，介绍了让学生测量泡沫塑料块在水中受到的浮力大小的一种实验方法。

要准备的材料有橡皮泥，滑轮，塑料泡沫块，平板测力计，棉线，水槽。

首先每组要准备一个干净无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个滑轮，再在泡沫塑料块正中拴上线，将拉线穿过滑轮，线的一端放于水槽边沿外打结，打结的目的是便于测力计勾住拉线。测量塑料泡沫块在水中受到的浮力时，我们只需要在水槽中加满水，用测力计勾住拉线，把塑料泡沫块往水下拉入水中，从测力计上就能直接读出泡沫块在水中受到的浮力的大小了。

在多次的预做实验，课堂演示实验和学生的分组实验过程中，我和几位科学老师发现这种装置有很多不便于操作的地方：

（1） 当水槽里装满水以后，作为拉线的棉线由于受水的浮力影响，棉线会脱离滑轮漂浮，必须重新把棉线安入滑轮中才能再进行实验。上课实验时也会出现这种情况，教师和学生双手淋湿了，造成不便操作。

（2）棉线淋湿后也不易和测力计挂上。

（3）当你操作松手后必须取下测力计，实验时还得安上去，况且棉线淋湿后也不好安上去。

（4）橡皮泥在水中浸泡一段时间后被水软化并不能紧紧地沾附水槽底部牢牢的吸着滑轮，滑轮的脱落造成实验的失败而重作。

（5）由于实验时双手淋湿，和脱线，造成教师在课堂上演示的过程中双手湿漉漉的手脚忙乱，这种现象在学生的分组实验中也常常发生。一旦发生这种现象，往往会造成学生的实验混乱和实验热情的挫败。一堂课下来学生的书本，书桌，报告单上全是湿漉漉的水。

（6）由于是从测力计上读取数值，这种测量方法就易给学生造成是拉力而不是浮力的错觉，也影响了学生对物体在水中受到水的浮力的形象直观的理解。学生往往会直接就说拉力是多少，而不会说浮力是多少，这种情况经常发生，而且部分学生还一时难以转变观念。

另外在教学中我们还得花费不少的时间向学生讲述这种测量方法的准备过程，组装方法，这样就会耽误不少的课堂教学时间，同时由于以上一些情况的出现对于课堂教学来说，一节课的时间是有限的。这种现象一直困扰了我很久，能不能用一种从泡沫塑料块上面往下压就能让学生直接感知到水对泡沫块的浮力呢？答案应该是肯定的。

在我们小学科学实验室里常用的测力计是三种，平板测力计、盒式测力计、圆筒测力计。如果能将它们的拉的方式来测力改成压的方式不就简单了吗。经过对三种测力计的仔细观察，我发现平板和盒式测力计较好改动。

一， 平板测力计的改动

1， 首先在平板测力计的弹簧顶端挂钩处打一个光滑的小孔，将弹簧反挂，让管状弹簧中心正对钻的小孔。

2， 将原来测力计的挂钩轻轻取下，（注意不要损伤弹簧的弹性）换上一根长30厘米，直径0.5毫米的钢丝或者竹签（主要是考虑硬度），

3， 将钢丝穿过钻的小孔和弹簧上铁片的小孔，在钢丝15厘米的地方，将弹簧上铁片与钢丝连接的地方用502强力胶水粘牢钢丝和铁片。

4， 竖放和倒置测力计，反复调节测力计上指针位置，使其指针刚好指向0 刻度，这样简单的平板测力计就改成了既可以做拉力，也可以做压力大小的测试使用了。

5 ， 使用测量拉力的大小时，方法和原来一样。用来测量浮力的大小时，只需要将测力计倒置，将钢丝压在浮在水面上的塑料泡沫块上，根据指针指示的刻度上的数字，就能直接读出水对泡沫块的浮力的大小了。

该测力计改好后， 经过反复试用验证，后来经过课堂上的几次使用，

我发现改进后的测力计使用起来非常简洁方便。既简便了课本上的那种设计的操作上繁琐，使操作简便了，同时也放开了操作者的手，灵活自如。学生在实验操作过程中也简单的多了，一堂测试水对不同大小的泡沫块的浮力的实验课学生轻松自如的就完成了，而且耗时也很短暂，

6， 我把这种测力计取名为《浮力测力计》。

二.盒式测力计的改进设计

盒式测力计的改进设计方法原理与平板测力计的改进方法基本是一致的。所不同的是条形盒测力计中间的那根金属片原来是作为拉力杆来使用的，把它做为压力杆后弹簧的放置就成了一个难题。因为弹簧是圆柱形的，放置在盒子内会挤压着金属片的上下伸缩活动，阻碍了金属片的灵动性，导致测量的不准确性。具体做法如下：

（1） 扭转条形盒测力计上的指针与刻度盘上的槽型沟的沟槽方向一致，抽出铝制刻度盘。

（2） 取下弹簧和金属片

（3） 打磨金属片上的槽沟。由于金属片原来是作为拉力杆测力计来使用的，将金属片倒置作为压力杆来使用后，弹簧会被卡住，阻碍金属片的自由伸缩，较好的办法是把金属片的沟槽用锉打磨，扩大金属片的沟槽的宽度，使其能容纳下弹簧，刚好處于金属片的中央，能让金属片自由伸缩。

（4） 依照拆卸相同的方法安装好测力计，调整刻度盘位置，使其指针刚好指向0刻度就安装完毕。

使用时我们只需在水槽里装满水，把要测的塑料泡沫块放在水面上，让测力计指针指向0刻度。将浮力测力计轻轻地压在泡沫块上。用力往下测力计，用的的大小不同，测力计上的指针所指示的刻度也不同。读出刻度盘上的刻度，就是塑料泡沫块受到的水的浮力的大小。

使用浮力测力计测量泡沫块受到的浮力的大小，浸在水里的体积越小，受到的浮力越小，浮力测力计读书就小。

浸在水里的体积越大，受到的浮力越大，浮力测力计的读数就越大。

此测力计改进后经反复使用验证，优点在于： 操作简便，形象直观，学生容易理解 。