“超重和失重”的几个演示实验

“超重和失重”的几个演示实验

在讲到“超重和失重”时，全日制普通高级中学教科书以人在升降机中的情况为例，普通高中课程标准实验教科书把升降机换成升降电梯，都是通过分析人对升降机(电梯)的板的压力，帮助学生理解超重和失重现象。为了增加学生感性认识，前者安排了“做一做”观察失重现象，后者在例题旁安排了一幅插图，说明人站在体重计上下蹲或起立时也能看到超重和失重现象。

笔者在教学中发现，直接以此类方式分析理解失重和超重现象，学生兴趣不高，不能激发学生的强烈的求知欲。因为事例虽取材于生活，但是很多学生对此缺乏感性认识，有的学生没有接触过，测量过体重的同学大多数也没留心注意过。因此，笔者通过自制简易“超重和失重”趣味演示仪，在引入超重和失重概念时，采用自制趣味实验开头，使学生一下处于“受激”状态，点燃学生对知识的好奇之心，将教学从“要我学”变为“我要学”。

为了使教具演示的形象独特美妙，笔者介绍自行设计的几个简易趣味教具供老师们参考。

方案1

找一根钢锯条(或折一根富有弹性的竹条，鲜桑条、柳条均可)在其一端系挂一重物(如砝码、摆球、螺母等)。演示时，如图1所示手握锯条另一端，向上或者向下加速平动锯条，则见锯条与静止时弯曲度的对比变化明显，“超重和失重”现象显见。

方案2

如图2所示，找一个金属罐，在其底部固定一个钩(或打一个孔)，将两根橡皮筋的一端固定在这个钩上(或穿过孔打一个结)，橡皮筋的另一端各挂一个较重的物体，如摆球、大铁螺母等，将其搁在金属罐口的外边缘上，使之可以被橡皮筋拉入罐内，金属罐口上系绳子，可使金属罐加速上升或自由下落。

演示时，使金属罐自由下落，由于重物失重，它将在橡皮筋拉力的作用下，被拉入金属罐中，并可听到重物撞击金属罐的响声。若将两重物拉下一些，参阅图2，使橡皮筋在金属罐外的长度增加一些，再使金属罐加速上升(或通过定滑轮拖动)，由于重物超重，橡皮筋将被拉长，重物相对于金属罐要下降一些，超重显见。

方案3

如图3所示，在一个微小压强计的金属盒的橡皮膜上放一个橡皮塞，这时因橡皮膜受压，U形压强计液柱高度发生变化，打开压强计三通阀(或橡皮管夹子)，使压强计液面相平，然后关闭阀门。

演示时，手托金属盒使其加速上升或加速下降，可以看到压强计两液柱的高度差发生明显差异，不同的液柱差，可说明橡皮塞的“超重和失重”现象。

方案4

选一个尽量深一点量筒，倒人满刻度的水，在量筒外扎紧一根铁丝，以作为支架。支架上用细线挂一个重物(如小摆球、螺母等)，重物正好完全没入量筒水中，将这一量筒放在天平左盘上，调节天平平衡如图4。演示时，烧断悬线，这时重物便以较小的加速度竖直下落，可观察到由于重物加速下落，放重物一侧向上翘起，“失重”现象显见。

笔者体会：

1、超、失重实验演示需解决的主要问题是：当物体处于超重或失重状态时，测力装置受力情况的变化怎样才能清楚地表现出来，正因为如此，上述方案之不同点，主要着眼于实验设计或改进显示装置。

2、实验时为使实验现象明显，向上和向下加速度不宜过大，否则过程时间太短，同时应注意指导学生明确观察哪一阶段的现象。．

3、上述实验可作为形成概念用的演示实验，也可以在知识巩固阶段运用，也可以作为节后“做一做”小实验，激发学生钻研物理的兴趣。

4、自制教具准备实验，看似要花相当多的精力，而且老师很辛苦，但长期坚持，却能“事半功倍”，多年实践说明，这样做能讲活教材，培养学生动手能力和观察能力，激发学生强烈的求知欲，真正把教学变“传授”为“探究”，变“学会”为“会学”。