用精巧实验丰富弹力教学

张国栋 于淼

摘 要：文章介绍了四个精巧的实验，有的用简单器材对比出新，有的用大学实验迁移改造，有的用自制教具激发兴趣，还有的将学生实验补充完善。

关键词：弹力；演示实验；分组实验；自制教具

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2015）6-0056-2

第十一届全国青师赛上，笔者参加了比赛，上课题目是《弹力》，获得了一等奖。这个奖项的获得，主要应归功于我们整个物理组设计的精巧实验。现在向同行介绍一下，希望能对大家有所帮助。

1 对比实验区分弹性形变和范性形变

过去的实验常常都是对比弹簧和橡皮泥形变的区别，虽能说明问题，但学生对此习以为常，没有什么“惊艳”的效果。

我们改进的实验器材简单易得、实验操作富有趣味、实验结果简洁明了。

如图1所示，实验器材是等长的钢锯条和铝条。教师演示时，将它们并拢，握住下端。嘴里一边说“鞠躬”，一边扳动上端使它们形变。接着嘴里说“礼毕”，撤去外力。当学生发现锯条可以恢复原状，而铝条无法恢复时，有的因实验对比而惊呼，有的则因语言幽默而微笑。

2 借助“测量杨氏模量”实验，将金属丝微小形变放大

常见的演示实验是演示玻璃瓶、硬质桌面的微小形变。但很多学生在初中已经见过，实验缺乏新鲜感。为此，我们借助“测量杨氏模量”实验将金属丝微小形变放大，这不但具有新鲜感，还能很好地说明人教版教材中细线的弹力方向问题，可谓一举两得。

如图2所示，A是钢架，B是钢丝上固定端，C是钢丝，D是钢丝下固定端，E是重物，F是光具座，G处两个共线的底角钉安放在水平槽里，H为光具座和钢丝下固定端的连接杠杆。当钢丝被重物拉伸发生微小形变时，杠杆带动光具座转动，这样被光具座反射的激光束就发生了偏移。实验时，教师先放上重物，反射光斑移动，然后再拿走重物，光斑又恢复原位置，这说明钢丝发生了微小的弹性形变。

当然，本实验装置稍显复杂，需要详细讲解才能使学生明白实验原理。

3 用弹簧绕制器现场制作弹簧

如果学生能够现场制作一个弹簧，并用它来探究“胡克定律”，那么学生必然兴趣浓厚，求知欲望也能有极大的提升。

如图3所示为弹簧绕制器，A为曲柄，B为曲柄钢丝固定孔，C为绕线盒，D为绕线盒出丝孔，E为钢丝。制作时将E从D穿出，固定在B上，一边转动A，一边用力向下拉住，这样绕制出来的弹簧间隔匀称、弹性良好，既可以当拉簧用，也可以当压簧用。

4 利用压簧探究胡克定律

历届赛课，教师们在实验上无不推陈出新。比如用两组弹簧、一根皮筋做对比。既能说明胡克定律，又能发现劲度系数，还能说明并不是所有的弹性物体都满足弹力和形变量的正比关系。

我们又进一步丰富了此实验——用螺母和压簧探究胡克定律。如图4所示，A为制作的压簧，B为压簧指针，C为刻度尺，D为质量为30 g的螺母。实验中，学生不断地把D压到B上，记录数据，画图寻找规律，实验效果非常好。

当然，此实验还有需要改进之处。比如，螺母不能加太多，因为一方面压簧容易弯曲，另一方面螺母和铁杆摩擦影响变得显著。但如果螺母数量控制合适，实验效果还是非常理想的。

此外，还可以给学生几个质量很大的钩码，让弹簧超出弹性限度，进而说明胡克定律的成立条件。

（栏目编辑 王柏庐）