通過(guò)設計八個(gè)電子秤的低成本創(chuàng )新實(shí)驗，淺談電子秤在物理教學(xué)中的妙用，以用來(lái)增強學(xué)生學(xué) 習物理的興趣，為課堂教學(xué)服務(wù)，取得更好的教學(xué)效果。

劉炳昇教授和朱正元教授對低成本創(chuàng )新實(shí) 驗的研究引起了廣大教師對低成本創(chuàng )新實(shí)驗的研究 興趣。電子秤在生活中隨處可見(jiàn)，讀數方便，很多教 師也將其應用在物理實(shí)驗教學(xué)中。筆者結合教學(xué) 實(shí)際，總結了一部分利用電子秤開(kāi)發(fā)低成本創(chuàng )新實(shí)驗 的案例。

一、利用電子秤研究力的相互作用

實(shí)驗一

(1)器材:兩臺電子秤、固定支架、可升降支架、水 杯、墨水瓶、水。

(2)實(shí)驗過(guò)程:如圖1所示，將一個(gè)電子秤放在桌面 上，一個(gè)放到可升降的支架上，在水杯里放適量的水，再 在墨水瓶里裝適量的水，掛在水杯上方，先將兩個(gè)電子秤 的示數去皮歸零，再把右邊的電子秤緩慢向上移，當墨水 瓶浸人水中時(shí),發(fā)現左邊的示數為負，右邊為正。

(3)實(shí)驗結論:兩個(gè)電子秤一個(gè)示數為負、另一個(gè) 示數為正的原因是水杯中的水對墨水瓶有向上的力， 使左邊的整體部分(包括支架和墨水瓶）對電子秤的 壓力減小，而右邊由于墨水瓶對水杯中的水有壓力， 導致水杯對電子秤的壓力變大。同時(shí)可以發(fā)現兩個(gè) 示數的大小是相等的。該實(shí)驗說(shuō)明墨水瓶與水之間 的力是相互的且相互作用力的大小是相等的。

實(shí)驗二

(1)器材:兩臺迷你電子秤、固定支架、兩個(gè)條形 磁鐵。

(2)實(shí)驗過(guò)程:如圖2所示，將條形磁鐵固定在電 子秤上，再固定在小車(chē)上，將兩個(gè)電子秤的示數去皮 歸零。松手后兩個(gè)小車(chē)相互靠近（電子枰示數都為 負）。若改變一個(gè)條形磁鐵的磁極則，兩個(gè)小車(chē)相互 遠離（電子秤示數都為正）。松手前兩次讀數大小都 是相等的.

(3)實(shí)驗結論：兩個(gè)條形磁鐵之間的力是一對相 互作用力，相互靠近是因為相互吸引、相互遠離是因 為相互排斥。不管是吸引還是排斥，作用力大小都是 相等的。

二、利用電子秤研究電流所受的力——安培力

實(shí)驗三

(1)器材:迷你電子秤、固定支架、多匝直導線(xiàn)、條 形磁鐵、電源等。

(2)實(shí)驗過(guò)程：按如圖3所示的方法將條形磁鐵 放在電子秤上，電子秤的示數去皮歸零，再將支架放 到上方，將多匝直導線(xiàn)固定在條形磁鐵的正上方（注 意使多匣直導線(xiàn)與條形磁鐵垂直），再把多匝直導線(xiàn) 接到電源上。接通電源之前，電子秤的示數為0，接 通后(假設電流垂直于紙面向外），電子秤示數為負； 將電流反向，則示數為正。

(3)實(shí)驗結論：該實(shí)驗說(shuō)明通電導線(xiàn)在磁場(chǎng)中受 到力的作用，即安培力：①電子秤的讀數為負，說(shuō)明此 時(shí)導線(xiàn)對條形磁鐵有向上的作用力，則導線(xiàn)所受的安 培力是向下的（磁鐵和導線(xiàn)相互吸引）。②電流反向 后電子秤的讀數為正，說(shuō)明此時(shí)導線(xiàn)對條形磁鐵有向 下的作用力，則導線(xiàn)所受的安培力是向上的（磁鐵和 導線(xiàn)排斥）。僅改變電流方向，兩次示數大小是相等 的，說(shuō)明安培力的方向與電流的方向有關(guān)。③還可以 僅改變磁場(chǎng)的方向，發(fā)現兩次示數大小也是相等的， 說(shuō)明安培力的方向與磁場(chǎng)的方向有關(guān)。④僅改變電 流大小，發(fā)現電子秤示數與電流的大小成正比。

三、利用電子秤研究超重和失重

實(shí)驗四

(1)器材：電子秤、重物、電梯、智能手機。

(2)實(shí)驗過(guò)程：①將重物放到電子秤上，電子秤的 示數去皮歸零，再將電子秤放在電梯中；②讓電梯從 底層向高層運動(dòng)，發(fā)現電子秤示數先為正，再為0，再 為負，最后為0;③讓電梯從髙層向底層運動(dòng)，發(fā)現電 子秤示數先為負再為0，再為正，最后為0。數據記錄如表1所示。

(3)實(shí)驗結論：由表1可得加速度向上時(shí)，視重大 于實(shí)重，重物處于超重狀態(tài);加速度向下時(shí),視重小于 實(shí)重，重物處于失重狀態(tài)。超重、失重與速度方向無(wú) 關(guān)。由于不能帶著(zhù)所有學(xué)生做這個(gè)實(shí)驗，可以用手機 將實(shí)驗過(guò)程拍攝下來(lái)，在課堂上播放。

實(shí)驗五

(1)器材：電子體重計、智能手機。

(2)實(shí)驗過(guò)程:①讓一位學(xué)生站在體重計上，另一 位學(xué)生負責讀數(可以用手機把示數拍下來(lái)），發(fā)現學(xué) 生猛下蹲的過(guò)程中，讀數是先變小再變大、最后不變 (等于體重）；②再讓學(xué)生由蹲著(zhù)猛地站起來(lái)，發(fā)現讀 數是先變大再變小、最后不變(等于體重）。

(3)實(shí)驗結論：由表2可得加速度向上時(shí)，視重大 于實(shí)重，學(xué)生處于超重狀態(tài)；加速度向下時(shí)，視重小于 實(shí)重，學(xué)生處于失重狀態(tài)。超重、失重與速度方向無(wú) 關(guān)。由于實(shí)驗過(guò)程中只有一個(gè)學(xué)生看見(jiàn)讀數的變化， 所以最好用手機拍攝讀數的變化，通過(guò)投影向所有學(xué) 生展示，這樣效果更好.

實(shí)驗六

(1)器材：電子秤、純凈水瓶、水、乒乓球、剪刀、定 滑輪。

(2)實(shí)驗過(guò)程:按圖4所示裝 置將定滑輪固定在純凈水瓶底 部，給瓶中裝適量的水，用細繩將 乒乓球拉到水中，細繩一端固定 在瓶口，電子秤的示數去皮歸零，剪斷細繩發(fā)現電子秤的讀數 為負。

(3)實(shí)驗結論:乒乓球向上加速運動(dòng)時(shí)，有同體積 的水向下加速運動(dòng)，因為水的密度比乒乓球大，所以 整體有向下的加速度，處于失重狀態(tài)，視重減小，電子 秤讀數為負。該實(shí)驗裝置的缺點(diǎn)是只能演示失重現 象，不能演示超重現象。

實(shí)驗七

(1)器材：電子秤、純凈水瓶、水、鐵球、剪刀、 支架。

(2)實(shí)驗過(guò)程:如圖5所示，將純凈水瓶上端細的 部位用剪刀剪去，在瓶中裝人適量的水，將小球用細 線(xiàn)掛在瓶子上方，將電子秤的示數去皮歸零（此時(shí)支 架、鐵球、水和純凈水瓶組成整體的重力等于對電子 秤的壓力），剪斷細線(xiàn)后發(fā)現鐵球下落過(guò)程中電子秤 示數為負值，鐵球落到瓶底時(shí)，電子秤示數先為正，后為0.

(3)實(shí)驗結論:①鐵球下落過(guò)程中，有一個(gè)向下的 加速度，同體積的水有向上的加速度，但由于鐵的密 度比水的大，所以整體有向下的加速度，整體對電子 秤的壓力減?。ㄐ∮谥亓Γ?，所以電子秤示數為負，鐵 球處于失重狀態(tài)。②鐵球落到瓶底時(shí)，有一個(gè)速度， 需要減速到0，所以鐵球有向上的加速度，使整體對 電子秤的壓力增大（大于重力），所以電子秤示數為 正，鐵球處于超重狀態(tài)。③最終靜止，電子秤示數為o(壓力等于重力）。

四、利用電子秤研究電磁感應現象

實(shí)驗八

(1)實(shí)驗器材:迷你電子秤、多匝線(xiàn)圈、條形磁鐵、 靈敏電流計、木塊。

(2)實(shí)驗過(guò)程：如圖6所示，將多匝線(xiàn)圈（假設線(xiàn) 圈從上面看是順時(shí)針繞向）與 靈敏電流計（圖中未畫(huà)出）連接 成一個(gè)閉合回路后放到電子秤 上,將電子秤的示數去皮歸零，將條形磁鐵插入線(xiàn)圈過(guò)程中 (注意磁鐵與木塊不能接觸），發(fā)現電子秤示數為正，電流計 圖6

指針發(fā)生偏轉；拔出時(shí)電子秤數為負，電流計指針?lè )?方向偏轉。

(3)實(shí)驗結論:①磁鐵插入時(shí)，通過(guò)閉合線(xiàn)圈的磁 通量增多，產(chǎn)生感應電流，所以電流表指針發(fā)生偏轉。此時(shí)感應電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與條形磁鐵的磁場(chǎng)方向相 反，有斥力，線(xiàn)圈和木塊對電子秤的壓力變大，所以讀 數為正。②磁鐵拔出時(shí)，通過(guò)閉合線(xiàn)圈的磁通量減 少,產(chǎn)生感應電流，所以電流表指針?lè )捶较蚱D。此 時(shí)感應電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與條形磁鐵的磁場(chǎng)方向相同， 有引力，線(xiàn)圈和木塊對電子秤的壓力減小，所以電子 秤示數為負。該實(shí)驗可以解釋電磁感應現象中的“來(lái) 拒去留”。

五、結束語(yǔ)

利用電子秤可以設計出更多的低成本創(chuàng )新實(shí)驗，這些實(shí)驗有利于提髙學(xué)生學(xué)習物理的興趣。所以在 平時(shí)的物理教學(xué)過(guò)程中，每一位教師都應該發(fā)揮自己 的創(chuàng )造力去發(fā)現更多的低成本創(chuàng )新實(shí)驗，也可以引導 學(xué)生發(fā)揮主觀(guān)能動(dòng)性去設計實(shí)驗。