超重与失重现象实验教具

超重与失重现象实验教具
【实验原理】
假设一个人站在升降机的磅秤上，升降机以匀加速竖直上升和匀加速竖直下降。

为了讨论方便，设人重量是mg，匀加速运动的加速度为a，磅秤上的读数是N，且以上各字母均是纯数量，用正、负号来表示它们的方向。

设竖直向上为正方向。

第一种情况下，升降机向上匀加速运动，磅秤上的读数为
N=mg＋ma＝m(g＋a)＞mg
我们把人在这种情况下所处的状态叫“超重”现象。

第二种情况下，升降机向下匀加速运动，
N=mg-ma=m(g-a)＜mg
我们把人在这种情况下所处的状态叫“失重”现象。

同样，当物体竖直向下匀减速与向上匀减速运动时，也会有超重与失重现象。

分析的方法是一样的。

我们可以自制仪器，用几种方法来说明这个道理。

【制作方法】
方法一
材料：废牙膏皮
找来一支废牙膏皮，拧下盖，打开后面卷着部分，用圆木棍把它鼓起来，洗净里面的残存牙膏。

用针在牙膏皮靠近盖帽的圆筒两对边各钻一小孔，盖好盖。

小孔不要过大，把牙膏皮装满水后，水刚好能射出为宜。

实验时，用一个桶接大半桶水放在牙膏皮运动的正下方。

先将牙膏皮装满水，手持牙膏皮上端不动，可以看到水从小孔里射出，见图7-9。

图7-9
迅速手持牙膏皮向上匀加速运动，可以看到小孔里喷出的水比刚才喷得更急、更远。

这是因为筒内的水处于超重状态，它对牙膏皮筒壁的压力增大的结果。

再将牙膏皮装满水，手持牙膏皮筒在高处不动，可以看到水从小孔里射出。

突然丢手，让牙膏皮做自由落体运动。

大家可以看见原来向外喷水的牙膏皮，在向下落时，一点水也不向外喷射！这是因为水处于失重状态时，它对牙膏筒壁的压力几乎减小为零了。

方法二
材料：空高橙饮料瓶一个、软弹簧一根、1号电池两节、小电珠一颗、8×20cm2三夹板一块、导线、铁皮、细线等。

用剪刀去掉饮料瓶底部与上部，留下中间透明塑料部分。

在三夹板下端固定一块铁皮作软弹簧的底座，由软弹簧引出一根导线接小电珠。

剪一略大于1号电池直径的圆铜片，圆铜片中央开一直径3mm的小孔，然后把这圆铜片套在一节电池上并焊牢。

把没焊铜片的电池放在软弹簧上，焊有铜片的电池放在这个电池上面并用透明塑料卷成筒状套在电池外面，将透明塑料筒固定在三夹板上。

用一块尖头金属片在酒精灯上加热后，在塑料圆筒上略高于电池铜片处烫两个小孔，用以插入金属片用，插入的金属片引一根导线接小电珠。

在略低于电池的铜片处烫一孔，插一小块金属片，也将金属片引出一根导线接小电珠。

最后，在三夹板上端中央钻一小孔，穿入一根约1.5m长的细线作为吊线。

如图7-10。

先做超重实验：抽出上面的金属片，手持三夹板上端，此时小电珠不发光。

从下向上突然加速运动，处于超重状态的电池更加压缩弹簧，使得铜片与下金属片接触，小电珠发光。

再做失重实验：将上面的金属片插进塑料筒的孔中，手持三夹板上端，手心里握有细线(可以把线头绕在手指上)此时小电珠不发光。

突然释放三夹板，三夹板向下做自由落体运动，失重的电池使得弹簧不再被压缩，铜片与上端金属片接触，小电珠发光。