用精巧實驗豐富彈力教學

張國棟 于淼

摘 要：文章介紹了四個精巧的實驗，有的用簡單器材對比出新，有的用大學實驗遷移改造，有的用自制教具激發(fā)興趣，還有的將學生實驗補充完善。

關鍵詞：彈力；演示實驗；分組實驗；自制教具

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2015）6-0056-2

第十一屆全國青師賽上，筆者參加了比賽，上課題目是《彈力》，獲得了一等獎。這個獎項的獲得，主要應歸功于我們整個物理組設計的精巧實驗?，F(xiàn)在向同行介紹一下，希望能對大家有所幫助。

1 對比實驗區(qū)分彈性形變和范性形變

過去的實驗常常都是對比彈簧和橡皮泥形變的區(qū)別，雖能說明問題，但學生對此習以為常，沒有什么“驚艷”的效果。

我們改進的實驗器材簡單易得、實驗操作富有趣味、實驗結果簡潔明了。

如圖1所示，實驗器材是等長的鋼鋸條和鋁條。教師演示時，將它們并攏，握住下端。嘴里一邊說“鞠躬”，一邊扳動上端使它們形變。接著嘴里說“禮畢”，撤去外力。當學生發(fā)現(xiàn)鋸條可以恢復原狀，而鋁條無法恢復時，有的因?qū)嶒瀸Ρ榷@呼，有的則因語言幽默而微笑。

2 借助“測量楊氏模量”實驗，將金屬絲微小形變放大

常見的演示實驗是演示玻璃瓶、硬質(zhì)桌面的微小形變。但很多學生在初中已經(jīng)見過，實驗缺乏新鮮感。為此，我們借助“測量楊氏模量”實驗將金屬絲微小形變放大，這不但具有新鮮感，還能很好地說明人教版教材中細線的彈力方向問題，可謂一舉兩得。

如圖2所示，A是鋼架，B是鋼絲上固定端，C是鋼絲，D是鋼絲下固定端，E是重物，F(xiàn)是光具座，G處兩個共線的底角釘安放在水平槽里，H為光具座和鋼絲下固定端的連接杠桿。當鋼絲被重物拉伸發(fā)生微小形變時，杠桿帶動光具座轉(zhuǎn)動，這樣被光具座反射的激光束就發(fā)生了偏移。實驗時，教師先放上重物，反射光斑移動，然后再拿走重物，光斑又恢復原位置，這說明鋼絲發(fā)生了微小的彈性形變。

當然，本實驗裝置稍顯復雜，需要詳細講解才能使學生明白實驗原理。

3 用彈簧繞制器現(xiàn)場制作彈簧

如果學生能夠現(xiàn)場制作一個彈簧，并用它來探究“胡克定律”，那么學生必然興趣濃厚，求知欲望也能有極大的提升。

如圖3所示為彈簧繞制器，A為曲柄，B為曲柄鋼絲固定孔，C為繞線盒，D為繞線盒出絲孔，E為鋼絲。制作時將E從D穿出，固定在B上，一邊轉(zhuǎn)動A，一邊用力向下拉住，這樣繞制出來的彈簧間隔勻稱、彈性良好，既可以當拉簧用，也可以當壓簧用。

4 利用壓簧探究胡克定律

歷屆賽課，教師們在實驗上無不推陳出新。比如用兩組彈簧、一根皮筋做對比。既能說明胡克定律，又能發(fā)現(xiàn)勁度系數(shù)，還能說明并不是所有的彈性物體都滿足彈力和形變量的正比關系。

我們又進一步豐富了此實驗——用螺母和壓簧探究胡克定律。如圖4所示，A為制作的壓簧，B為壓簧指針，C為刻度尺，D為質(zhì)量為30 g的螺母。實驗中，學生不斷地把D壓到B上，記錄數(shù)據(jù)，畫圖尋找規(guī)律，實驗效果非常好。

當然，此實驗還有需要改進之處。比如，螺母不能加太多，因為一方面壓簧容易彎曲，另一方面螺母和鐵桿摩擦影響變得顯著。但如果螺母數(shù)量控制合適，實驗效果還是非常理想的。

此外，還可以給學生幾個質(zhì)量很大的鉤碼，讓彈簧超出彈性限度，進而說明胡克定律的成立條件。

（欄目編輯 王柏廬）