“鸡尾酒”弹弓橡皮筋劲度系数的测定

向 治

(高台县第一中学,甘肃 高台 734300)

1 “鸡尾酒”弹弓橡皮筋的结构

“鸡尾酒”弹弓橡皮筋由黄色和红色的橡皮筋通过内穿或对接的方式共同组成，因其色彩艳丽，颜色酷似调和的鸡尾酒而得名. 其中红色部分为在黄色且直径较大的橡皮筋内穿进总长度约一半长度的红色直径较小的橡皮筋组成，通过摩擦力紧密结合共同伸缩，这样橡皮筋之间的关系既有并联又有串联，本文在不拆散弹弓结构的前提下研究橡皮筋的劲度系数.

2 “鸡尾酒”弹弓橡皮筋劲度系数的测定

2.1 探究过程设计

1)如图1(a)所示，将弹弓固定在铁架台上，测出其支架间宽度x=8.50 cm,橡皮筋原长L0=16.00 cm，并联部分长度L01=8.00 cm，黄色部分长度L02=8.00 cm，皮兜总长4.00 cm.

(a)实物图 (b)示意图 图1 测“鸡尾酒”弹弓的劲度系数

2)如图1(b)所示，在弹弓带下面通过带挂钩的小桶(小桶和挂钩总质量为55 g)依次增加305 g的重物，测出橡皮筋总长、红色复合部分、黄色部分长度分别为L，L1，L2.

3)算出对应高度h和对应夹角的余弦值.

5)分别将拉力F与L，L1，L2数据用软件生成图像，求出劲度系数.

6)将数据汇入表1(修正数据皮兜半长为2.00 cm)，并研究劲度系数与各量之间的关系.

表1 橡皮筋劲度系数测量数据

2.2 数据分析和结论

1)根据测量数据，分别以复合橡皮筋、黄色橡皮筋、整体橡皮筋为研究对象，做图如图2～4所示，各橡皮筋在弹性限度内劲度系数略有先变小后变大的趋势，但基本符合胡克定律.

图2 橡皮筋总长与拉力的关系

图3 红黄复合橡皮筋长度与拉力的关系

图4 黄色橡皮筋长度与拉力的关系

3)设红色内穿橡皮筋劲度系数为k4，根据橡皮筋的并联关系求出k4=k1-k2=204.10 N/m，属于劲度系数较大的高强度橡皮筋.

3 结束语

2017版《普通高中物理课程标准》明确指出科学探究是物理学科核心素养的主要组成[1]. 科学探究能力的培养,应渗透在物理教学的整个过程. 无论是物理知识的教学，还是物理问题的解决，都要引导学生发现和提出问题，根据解决问题的需要，收集和选择有用信息，基于证据和逻辑对问题作出合理解释，培养学生具有准确表述问题解决过程与结果的意愿和能力. 本探究活动贴近生活，联系实际，趣味性强，操作方便安全，选取材料价格便宜易得. 学生通过经历探究过程，体会探究方式方法，巩固发展知识与技能，培养学生多元学习能力. 有利于构建物理模型,提高应用数理方法解决实际问题的能力.