传统与现代技术相结合

丁彦龙　马广平　付静　曹怡

摘 要：本实验将重物放在电子秤上，重物对电子秤压力可以通过电子秤的示数显示出来.本实验仪器与以往的超重与失重演示仪相比较具有以下改进：物体加速减速的距离长，实验效果明显;对拉托盘的物块做了特殊设计，使得以往很难观察到的重物减速上升和减速下降阶段的演示更加直观.可以比较清楚地观察到物体在加速上升、加速下降、减速上升、减速下降的过程中，电子秤的示数保持不变.这说明物体在做匀变速直线运动，与物体静止时的读数比较，超重与失重实验现象明显;为了让所有学生都参与实验，实验装置设置了无线摄像头，可以将电子秤的读数清晰地显示在大屏幕上，这样实验很直观，每个学生都能参与，对产生超重与失重的原因会有更深刻的理解.

关键词：超重;失重;演示仪

文章编号：1008-4134（2019）13-0033 中图分类号：G633.7 文献标识码：B

作者简介：丁彦龙（1987-），男，四川成都人，硕士，中学二级教师，研究方向：物理教学与研究;

马广平（1984-），女，四川成都人，硕士，讲师，研究方向：教育学方向;

付静（1998-），女，四川成都人，硕士，中学二级教师，研究方向：物理教学与研究;

曹怡（1987-），女，四川成都人，本科，中学二级教师，研究方向：物理教学与研究.

1 特点与用途

本实验将重物放在电子秤上，重物对电子秤压力可以通过电子秤的示数显示出来，装有电子秤和重物的托盘与跨过定滑轮的两个物块相连，本实验可以清晰地演示超重与失重等几种情况，由于物体加速与减速的距离较长，可以清楚地观察到在加速上升、加速下降、减速上升、减速下降的过程中电子秤的示数，在这些过程中电子秤的示数保持不变，说明物体在做匀变速直线运动，与物体静止时的读数比较能够清晰地得出超重与失重产生的原因，而且根据电子秤显示的重物对电子秤压力的数值，进一步为接下来理论验证提供数据支持.

2 实验装置与设计原理

本实验的实验装置如图1所示.外面是金属支架，宽1.2m，高2m，上面固定了两个定滑轮，定滑轮间距为0.8m，左边三角形托盘里，将重物放在电子秤上，在三角形托盘上安装了无线摄像头，电子秤的示数可以由无线摄像头直接投到教室的白板显示屏上.

图1（a）中，右边设计了两个物块，单独黑色物块质量小于左边整个托盘的质量，加上白色的物块后整个右边质量大于左边，将右边两物块由静止释放，左边的重物将匀加速上升，当图中白色物块落到缓冲装置上以后，由于这时左边质量大，左边的重物将匀减速上升，这样就演示了加速上升与减速上升;图1（b）将图中白色物块挂到托盘下面，调整右边黑色物块的质量，使得托盘质量小于黑色物块质量，托盘加白色物块质量大于黑色物块，将托盘抬高，由静止释放，托盘中的重物将匀加速下降，当下面白色物块落到缓冲装置上以后，将匀减速下降.

3 制作材料

金属支架（含滑轮2个）、重物、电子秤、无线摄像头、托盘和细线.

4 制作方法

（1）固定金属支架，在金属支架上固定好定滑轮;

（2）用金属或者木板制作电子秤的托盘，将电子秤与无线摄像头固定在托盘上，使摄像头对准电子秤显示屏;

（3）用光滑的细线或金属丝将重物与电子秤连接，调试大小重物的质量.

5 使用方法

当电子秤上的物体静止时，通过摄像头将电子秤的读数投到电子白板上，记下读数.

5.1 加速上升与减速上升演示

在右侧加一小重物，这样右侧的质量比左边的大，静止释放重物，电子秤上的物体将向上做匀加速运动，记下电子秤读数;

当右侧小重物落地后，右侧质量小于左侧，电子秤上的物体减速上升，记下电子秤读数.

5.2 加速下降与减速下降演示

将右侧重物挂在左侧托盘下面，这时候左侧质量大于右侧，将托盘在高处由静止释放，物体将加速下降，记下电子秤读数;

当重物落地后，左侧质量会小于右侧，物体减速下降，记下电子秤读数.

引导学生根据实验所填表格得出结论.

表1是本实验的实验数据记录表，学生根据所做实验，仔细填写实验数据，根据实验数据分析就可以得出产生超重与失重的原因.

6 结束语

传统的超重与失重演示实验是在弹簧测力计下面挂上钩码，加速向上提，观察弹簧测力计示数变化，由于加速时间短，学生在做实验的过程中很难观察清楚，而且很难演示加速上升，加速下降和减速下降.本实验可以清晰地演示超重与失重的几种情况，由于距离较长，可以清楚地观察到在加速上升、加速下降、減速上升、减速下降的过程中，电子秤的示数保持不变，说明物体在做匀变速直线运动，与物体静止时的读数比较，实验效果明显.而且为了让所有学生都参与实验，本装置设置了摄像头，可以将电子秤的读数清晰地显示在大屏幕上，这样实验很直观，每个学生都能参与，对产生超重与失重的条件会有更深刻的理解.

参考文献：

[1] 物理教材编写组. 物理教师教学用书 物理（必修1）[M]. 北京：教育科学出版社，2009.

[2]丁彦龙，马广平. 基于核心素养的三化模式在高中物理中的应用——以超重与失重为例[J]. 中学物理，2017，35（2）：6-7.

[3]王维. 超重与失重演示装置的改进[J]. 物理实验，2017（03）：60-61.

[4] 冯一兵. 超重与失重演示装置[J]. 物理实验. 2003（10）：30-31.

（收稿日期：2019-01-22）