常見物理儀器的改裝

在最近幾年的中考，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)根據(jù)物理知識(shí)對(duì)常見的物理儀器進(jìn)行改裝的試題，旨在考察學(xué)生靈活應(yīng)用知識(shí)、解決實(shí)際問題和學(xué)生的應(yīng)用知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新的能力。下面筆者將有關(guān)儀器改裝的例子簡(jiǎn)介如下：

一、根據(jù)函數(shù)關(guān)系對(duì)常見的物理儀器進(jìn)行改裝

我們常見的物理儀器往往只能直接測(cè)量一個(gè)比較簡(jiǎn)單的物理量，例如用彈簧秤只能測(cè)出力的大小，而不能直接測(cè)出密度的大小;用量筒只能直接測(cè)出物體的體積，而不能直接測(cè)出物體在水中受到的浮力的大小。下面舉幾個(gè)例子通過與數(shù)學(xué)中的函數(shù)相結(jié)合對(duì)儀器進(jìn)行改裝，改裝后可以直接測(cè)量以前需兩件或更多的儀器才能完成的物理量。

例1：將量筒改裝成可以直接測(cè)量物體在水中所受浮力大小的裝置

分析：用量筒可以用排水法直接測(cè)出固體浸入水中的體積，根據(jù)f浮=ρ水gv排，由于ρ水是個(gè)定值，所以物體在水中的浮力與物體排開水的體積成正比。先改裝步驟如下：

①在量筒內(nèi)到入一定量的水，將水面所對(duì)的刻度標(biāo)為0刻度，并順次找到10cm3 、20cm3、30cm3、、、1cm3 、2cm3 、3cm3 、、、

②改裝刻度盤

③使用：將被測(cè)物體放在量筒內(nèi)的水中，根據(jù)水面所對(duì)的刻度直接讀出物體所受的浮力的大小。

二、“微小放大原理”改裝儀器

所謂“微小放大”原理是指將微小的變化放大，從而達(dá)到清晰可見的目的。微小放大原理有如下兩種情況：

（一）杠桿原理?L1?0

如圖（2），當(dāng)L1>L2時(shí)，h2>h1，即左邊的杠桿下降比較段的距離，右邊的杠桿即可上升較高的距離。

例2：給你一塊橡皮膜、一個(gè)茶杯、一根吸管、一把刻度尺、線繩、膠帶請(qǐng)你設(shè)計(jì)制作一個(gè)簡(jiǎn)易氣壓計(jì)，你能根據(jù)該氣壓計(jì)比較每天大氣壓的變化。

分析：本試題是2002年青島中考試題，其考查的是大氣壓的作用和杠桿的放大作用。

制做方法：用線繩給茶杯口扎上橡皮膜，將吸管的一端用膠帶固定在橡皮膜的中央，注意綁時(shí)塑料吸管伸出的長(zhǎng)度要遠(yuǎn)大于固定在橡皮膜上的長(zhǎng)度，在吸管的自由端指向直立的刻度尺。

（二）光的反射

在光的反射中，也存在著兩種情況一種是由于平面鏡的旋轉(zhuǎn)，一種是平面鏡的平移。

三、力和電相結(jié)合組裝儀器

例3、如圖 （5）是一種自動(dòng)測(cè)定油箱內(nèi)油面高度的裝置，

R是滑動(dòng)變阻器，它的金屬滑片是杠桿的一端，從油量表（由電流表改裝而成）指針?biāo)傅目潭?，就可以知道油箱?nèi)油面的高度，其工作原理如下：

當(dāng)從油箱放油時(shí)，油面下降，浮標(biāo)向下移，由于杠桿的作用，滑片向上移，接入電路中的電阻變大，電流變小，顯?圖（5示油箱內(nèi)油量減少。

在上題中，應(yīng)用到杠桿的作用和電路中滑動(dòng)變阻器的作用。

制成能夠顯示握力大小的握力計(jì)。

總之由于物理儀器的改造要涉及到較多的物理知識(shí)，其中有力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)等知識(shí)，所以相對(duì)難度較大，但只要我們找到規(guī)律并不可怕。

張秀芹?山東省青島市嶗山區(qū)第三中學(xué)