通過設(shè)計八個電子秤的低成本創(chuàng)新實驗，淺談電子秤在物理教學(xué)中的妙用，以用來增強學(xué)生學(xué) 習(xí)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 驗的研究引起了廣大教師對低成本創(chuàng)新實驗的研究 興趣。電子秤在生活中隨處可見，讀數(shù)方便，很多教 師也將其應(yīng)用在物理實驗教學(xué)中。筆者結(jié)合教學(xué) 實際，總結(jié)了一部分利用電子秤開發(fā)低成本創(chuàng)新實驗 的案例。

一、利用電子秤研究力的相互作用

實驗一

(1)器材:兩臺電子秤、固定支架、可升降支架、水 杯、墨水瓶、水。

(2)實驗過程:如圖1所示，將一個電子秤放在桌面 上，一個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，先將兩個電子秤 的示數(shù)去皮歸零，再把右邊的電子秤緩慢向上移，當(dāng)墨水 瓶浸人水中時,發(fā)現(xiàn)左邊的示數(shù)為負(fù)，右邊為正。

(3)實驗結(jié)論:兩個電子秤一個示數(shù)為負(fù)、另一個 示數(shù)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(dǎo)致水杯對電子秤的壓力變大。同時可以發(fā)現(xiàn)兩個 示數(shù)的大小是相等的。該實驗說明墨水瓶與水之間 的力是相互的且相互作用力的大小是相等的。

實驗二

(1)器材:兩臺迷你電子秤、固定支架、兩個條形 磁鐵。

(2)實驗過程:如圖2所示，將條形磁鐵固定在電 子秤上，再固定在小車上，將兩個電子秤的示數(shù)去皮 歸零。松手后兩個小車相互靠近（電子枰示數(shù)都為 負(fù)）。若改變一個條形磁鐵的磁極則，兩個小車相互 遠(yuǎn)離（電子秤示數(shù)都為正）。松手前兩次讀數(shù)大小都 是相等的.

(3)實驗結(jié)論：兩個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(yuǎn)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

實驗三

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

(2)實驗過程：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(shù)去皮歸零，再將支架放 到上方，將多匝直導(dǎo)線固定在條形磁鐵的正上方（注 意使多匣直導(dǎo)線與條形磁鐵垂直），再把多匝直導(dǎo)線 接到電源上。接通電源之前，電子秤的示數(shù)為0，接 通后(假設(shè)電流垂直于紙面向外），電子秤示數(shù)為負(fù)； 將電流反向，則示數(shù)為正。

(3)實驗結(jié)論：該實驗說明通電導(dǎo)線在磁場中受 到力的作用，即安培力：①電子秤的讀數(shù)為負(fù)，說明此 時導(dǎo)線對條形磁鐵有向上的作用力，則導(dǎo)線所受的安 培力是向下的（磁鐵和導(dǎo)線相互吸引）。②電流反向 后電子秤的讀數(shù)為正，說明此時導(dǎo)線對條形磁鐵有向 下的作用力，則導(dǎo)線所受的安培力是向上的（磁鐵和 導(dǎo)線排斥）。僅改變電流方向，兩次示數(shù)大小是相等 的，說明安培力的方向與電流的方向有關(guān)。③還可以 僅改變磁場的方向，發(fā)現(xiàn)兩次示數(shù)大小也是相等的， 說明安培力的方向與磁場的方向有關(guān)。④僅改變電 流大小，發(fā)現(xiàn)電子秤示數(shù)與電流的大小成正比。

三、利用電子秤研究超重和失重

實驗四

(1)器材：電子秤、重物、電梯、智能手機。

(2)實驗過程：①將重物放到電子秤上，電子秤的 示數(shù)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，發(fā)現(xiàn)電子秤示數(shù)先為正，再為0，再 為負(fù)，最后為0;③讓電梯從髙層向底層運動，發(fā)現(xiàn)電 子秤示數(shù)先為負(fù)再為0，再為正，最后為0。數(shù)據(jù)記錄如表1所示。

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

實驗五

(1)器材：電子體重計、智能手機。

(2)實驗過程:①讓一位學(xué)生站在體重計上，另一 位學(xué)生負(fù)責(zé)讀數(shù)(可以用手機把示數(shù)拍下來），發(fā)現(xiàn)學(xué) 生猛下蹲的過程中，讀數(shù)是先變小再變大、最后不變 (等于體重）；②再讓學(xué)生由蹲著猛地站起來，發(fā)現(xiàn)讀 數(shù)是先變大再變小、最后不變(等于體重）。

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

實驗六

(1)器材：電子秤、純凈水瓶、水、乒乓球、剪刀、定 滑輪。

(2)實驗過程: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(xì)繩將 乒乓球拉到水中，細(xì)繩一端固定 在瓶口，電子秤的示數(shù)去皮歸零，剪斷細(xì)繩發(fā)現(xiàn)電子秤的讀數(shù) 為負(fù)。

(3)實驗結(jié)論:乒乓球向上加速運動時，有同體積 的水向下加速運動，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(shù)為負(fù)。該實驗裝置的缺點是只能演示失重現(xiàn) 象，不能演示超重現(xiàn)象。

實驗七

(1)器材：電子秤、純凈水瓶、水、鐵球、剪刀、 支架。

(2)實驗過程:如圖5所示，將純凈水瓶上端細(xì)的 部位用剪刀剪去，在瓶中裝人適量的水，將小球用細(xì) 線掛在瓶子上方，將電子秤的示數(shù)去皮歸零（此時支 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(xì)線后發(fā)現(xiàn)鐵球下落過程中電子秤 示數(shù)為負(fù)值，鐵球落到瓶底時，電子秤示數(shù)先為正，后為0.

(3)實驗結(jié)論:①鐵球下落過程中，有一個向下的 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 秤的壓力減小（小于重力），所以電子秤示數(shù)為負(fù)，鐵 球處于失重狀態(tài)。②鐵球落到瓶底時，有一個速度， 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(shù)為 正，鐵球處于超重狀態(tài)。③最終靜止，電子秤示數(shù)為o(壓力等于重力）。

四、利用電子秤研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象

實驗八

(1)實驗器材:迷你電子秤、多匝線圈、條形磁鐵、 靈敏電流計、木塊。

(2)實驗過程：如圖6所示，將多匝線圈（假設(shè)線 圈從上面看是順時針繞向）與 靈敏電流計（圖中未畫出）連接 成一個閉合回路后放到電子秤 上,將電子秤的示數(shù)去皮歸零，將條形磁鐵插入線圈過程中 (注意磁鐵與木塊不能接觸），發(fā)現(xiàn)電子秤示數(shù)為正，電流計 圖6

指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；拔出時電子秤數(shù)為負(fù)，電流計指針反 方向偏轉(zhuǎn)。

(3)實驗結(jié)論:①磁鐵插入時，通過閉合線圈的磁 通量增多，產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。此時感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場與條形磁鐵的磁場方向相 反，有斥力，線圈和木塊對電子秤的壓力變大，所以讀 數(shù)為正。②磁鐵拔出時，通過閉合線圈的磁通量減 少,產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以電流表指針反方向偏轉(zhuǎn)。此 時感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場與條形磁鐵的磁場方向相同， 有引力，線圈和木塊對電子秤的壓力減小，所以電子 秤示數(shù)為負(fù)。該實驗可以解釋電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的“來 拒去留”。

五、結(jié)束語

利用電子秤可以設(shè)計出更多的低成本創(chuàng)新實驗，這些實驗有利于提髙學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。所以在 平時的物理教學(xué)過程中，每一位教師都應(yīng)該發(fā)揮自己 的創(chuàng)造力去發(fā)現(xiàn)更多的低成本創(chuàng)新實驗，也可以引導(dǎo) 學(xué)生發(fā)揮主觀能動性去設(shè)計實驗。