江蘇師範大學教師教育學院（221116）楊澤敏 孫曉林 拾景忠
超重與失重是在學生學習了牛頓運動定律的基礎上展開的。但此時學生以形象思維為主，抽象思維能力較為薄弱，如果只通過理論分析超重與失重，有一定的難度，因此，演示實驗在教學中顯得尤為重要。現在教學中能用於課堂的超重與失重演示儀非常少，通常只是利用懸掛砝碼的彈簧測力計做加速運動來進行演示，但是這一實驗需要從運動的彈簧測力計上觀察超重與失重現象，不大方便。在一些有條件的學校會採用放在電梯里的體重計來演示實驗，但是操作不方便，並且效果不夠明顯。為此，筆者充分利用一些常見的實驗器材自行設計超重與失重演示儀，方便簡單地解決了這一物理實驗問題。
1實驗器材及裝置製作
1.1實驗器材
14008型平板測力計（量程0~5 N），電流表（量程0~0.6 A，最小刻度為0.02 A），電源（兩節乾電池），滑動變阻器R，開關，50 g的砝碼，鉛筆芯，導線，金屬絲等。
實驗裝置如圖1所示。
1.2裝置製作
（1）製作簡單的滑動變阻器。首先剪切長度小於鉛筆芯1 cm的吸管，在其側面剪出一道口子，兩端用塑料泡沫塞住並用膠帶固定好；然後用金屬絲圈在鉛筆芯上，作為滑片；最後將帶金屬絲的鉛筆芯插入吸管中間，用膠帶粘好，如圖2所示。
與彈簧測力計
（2）將滑動變阻器粘在彈簧測力計上，用導線將滑動變阻器的滑片和彈簧測力計的指針固定在一起，如圖3所示。在固定滑動變阻器時可以通過用塑料泡沫來調整其高度，保證鉛筆芯與指針平行，以確保滑片的自由滑動。
（3）按照圖4所示電路圖，連接好電路。
2實驗原理
該教具是在用彈簧測力計演示超重與失重的基礎上，將彈簧測力計的指針與用鉛筆芯製作的滑動變阻器的滑片連接，按圖5所示原理圖連接而成。當彈簧測力計的指針上下滑動時會改變接入電路中電阻的大小，從而可以從電流表中觀察懸掛重物的重量，並因此也可以用來演示超重與失重現象。當物體超重時，滑片向下滑動，接入電路中的電阻減小，電流表示數變大；反之，若電流表示數減小，則說明滑片向上滑動，即物體處於失重狀態。因此從靜止的電流表中觀察電流的變化來說明超重與失重現象，很好地解決了從運動的彈簧測力計中不易觀察的問題。
3實驗內容及操作步驟
（1）將彈簧測力計提起，懸掛砝碼（50 g），保持平衡。然後閉合開關，調節滑動變阻器R，使電流表示數為0.10 A，此時電流表的示數可以用來表示砝碼靜止時的視重，即砝碼的實重。
（2）將懸掛砝碼的彈簧測力計迅速提起，讓其加速上升，觀察電流表指針位置的變化。此時電流示數約為0.16 A，電流表示數變大，說明此時彈簧測力計表示砝碼的視重大於實重，即砝碼處於超重狀態。
（3）讓懸掛砝碼的彈簧測力計加速下降，觀察電流表示數的變化。此時電流表示數約為0.04 A，電流表示數減小，說明此時彈簧測力計表示砝碼的視重小於實重，即砝碼處於失重狀態。
4結束語
本實驗具有取材方便、製作簡單、操作容易、效果明顯等特點，並且還具有以下兩個重要作用。
（1）實驗將力學信號轉化為電學信號，激發學生的創新設計思維能力。
（2）實驗化動為靜，將從運動的彈簧測力計觀察現象轉化為從靜止的電流表中觀察現象，使實驗由難變易，提高了實驗教學效果。
此外，由於本實驗取材方便，製作簡單，實驗現象明顯，不僅可用於教師演示實驗，也可以用於學生分組實驗。在用於教師演示實驗時，為了便於學生觀察，可以將電流表更換為示教電流表，乾電池換為學生電源，調節電源電壓的大小使電路中的電流不超過示教電流表的量程即可。
收稿日期：2014-11-05
超重與失重是在學生學習了牛頓運動定律的基礎上展開的。但此時學生以形象思維為主，抽象思維能力較為薄弱，如果只通過理論分析超重與失重，有一定的難度，因此，演示實驗在教學中顯得尤為重要。現在教學中能用於課堂的超重與失重演示儀非常少，通常只是利用懸掛砝碼的彈簧測力計做加速運動來進行演示，但是這一實驗需要從運動的彈簧測力計上觀察超重與失重現象，不大方便。在一些有條件的學校會採用放在電梯里的體重計來演示實驗，但是操作不方便，並且效果不夠明顯。為此，筆者充分利用一些常見的實驗器材自行設計超重與失重演示儀，方便簡單地解決了這一物理實驗問題。
1實驗器材及裝置製作
1.1實驗器材
14008型平板測力計（量程0~5 N），電流表（量程0~0.6 A，最小刻度為0.02 A），電源（兩節乾電池），滑動變阻器R，開關，50 g的砝碼，鉛筆芯，導線，金屬絲等。
實驗裝置如圖1所示。
1.2裝置製作
（1）製作簡單的滑動變阻器。首先剪切長度小於鉛筆芯1 cm的吸管，在其側面剪出一道口子，兩端用塑料泡沫塞住並用膠帶固定好；然後用金屬絲圈在鉛筆芯上，作為滑片；最後將帶金屬絲的鉛筆芯插入吸管中間，用膠帶粘好，如圖2所示。
與彈簧測力計
（2）將滑動變阻器粘在彈簧測力計上，用導線將滑動變阻器的滑片和彈簧測力計的指針固定在一起，如圖3所示。在固定滑動變阻器時可以通過用塑料泡沫來調整其高度，保證鉛筆芯與指針平行，以確保滑片的自由滑動。
（3）按照圖4所示電路圖，連接好電路。
2實驗原理
該教具是在用彈簧測力計演示超重與失重的基礎上，將彈簧測力計的指針與用鉛筆芯製作的滑動變阻器的滑片連接，按圖5所示原理圖連接而成。當彈簧測力計的指針上下滑動時會改變接入電路中電阻的大小，從而可以從電流表中觀察懸掛重物的重量，並因此也可以用來演示超重與失重現象。當物體超重時，滑片向下滑動，接入電路中的電阻減小，電流表示數變大；反之，若電流表示數減小，則說明滑片向上滑動，即物體處於失重狀態。因此從靜止的電流表中觀察電流的變化來說明超重與失重現象，很好地解決了從運動的彈簧測力計中不易觀察的問題。
3實驗內容及操作步驟
（1）將彈簧測力計提起，懸掛砝碼（50 g），保持平衡。然後閉合開關，調節滑動變阻器R，使電流表示數為0.10 A，此時電流表的示數可以用來表示砝碼靜止時的視重，即砝碼的實重。
（2）將懸掛砝碼的彈簧測力計迅速提起，讓其加速上升，觀察電流表指針位置的變化。此時電流示數約為0.16 A，電流表示數變大，說明此時彈簧測力計表示砝碼的視重大於實重，即砝碼處於超重狀態。
（3）讓懸掛砝碼的彈簧測力計加速下降，觀察電流表示數的變化。此時電流表示數約為0.04 A，電流表示數減小，說明此時彈簧測力計表示砝碼的視重小於實重，即砝碼處於失重狀態。
4結束語
本實驗具有取材方便、製作簡單、操作容易、效果明顯等特點，並且還具有以下兩個重要作用。
（1）實驗將力學信號轉化為電學信號，激發學生的創新設計思維能力。
（2）實驗化動為靜，將從運動的彈簧測力計觀察現象轉化為從靜止的電流表中觀察現象，使實驗由難變易，提高了實驗教學效果。
此外，由於本實驗取材方便，製作簡單，實驗現象明顯，不僅可用於教師演示實驗，也可以用於學生分組實驗。在用於教師演示實驗時，為了便於學生觀察，可以將電流表更換為示教電流表，乾電池換為學生電源，調節電源電壓的大小使電路中的電流不超過示教電流表的量程即可。
收稿日期：2014-11-05
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