通過設計八個電子秤的低成本創新實驗，淺談電子秤在物理教學中的妙用，以用來增強學生學 習物理的興趣，為課堂教學服務，取得更好的教學效果。

劉炳昇教授和朱正元教授對低成本創新實 驗的研究引起了廣大教師對低成本創新實驗的研究 興趣。電子秤在生活中隨處可見，讀數方便，很多教 師也將其應用在物理實驗教學中。筆者結合教學 實際，總結了一部分利用電子秤開發低成本創新實驗 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,發現左邊的示數為負，右邊為正。

(3)實驗結論:兩個電子秤一個示數為負、另一個 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。同時可以發現兩個 示數的大小是相等的。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去皮 歸零。松手后兩個小車相互靠近（電子枰示數都為 負）。若改變一個條形磁鐵的磁極則，兩個小車相互 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)實驗結論：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，電子秤的示數去皮歸零，再將支架放 到上方，將多匝直導線固定在條形磁鐵的正上方（注 意使多匣直導線與條形磁鐵垂直），再把多匝直導線 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)實驗結論：該實驗說明通電導線在磁場中受 到力的作用，即安培力：①電子秤的讀數為負，說明此 時導線對條形磁鐵有向上的作用力，則導線所受的安 培力是向下的（磁鐵和導線相互吸引）。②電流反向 后電子秤的讀數為正，說明此時導線對條形磁鐵有向 下的作用力，則導線所受的安培力是向上的（磁鐵和 導線排斥）。僅改變電流方向，兩次示數大小是相等 的，說明安培力的方向與電流的方向有關。③還可以 僅改變磁場的方向，發現兩次示數大小也是相等的， 說明安培力的方向與磁場的方向有關。④僅改變電 流大小，發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，發現電 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)實驗結論：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;加速度向下時,視重小于 實重，重物處于失重狀態。超重、失重與速度方向無 關。由于不能帶著所有學生做這個實驗，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讓一位學生站在體重計上，另一 位學生負責讀數(可以用手機把示數拍下來），發現學 生猛下蹲的過程中，讀數是先變小再變大、最后不變 (等于體重）；②再讓學生由蹲著猛地站起來，發現讀 數是先變大再變小、最后不變(等于體重）。

(3)實驗結論：由表2可得加速度向上時，視重大 于實重，學生處于超重狀態；加速度向下時，視重小于 實重，學生處于失重狀態。超重、失重與速度方向無 關。由于實驗過程中只有一個學生看見讀數的變化， 所以最好用手機拍攝讀數的變化，通過投影向所有學 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，剪斷細繩發現電子秤的讀數 為負。

(3)實驗結論: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，視重減小，電子 秤讀數為負。該實驗裝置的缺點是只能演示失重現 象，不能演示超重現象。

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，將純凈水瓶上端細的 部位用剪刀剪去，在瓶中裝人適量的水，將小球用細 線掛在瓶子上方，將電子秤的示數去皮歸零（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），剪斷細線后發現鐵球下落過程中電子秤 示數為負值，鐵球落到瓶底時，電子秤示數先為正，后為0.

(3)實驗結論: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），所以電子秤示數為負，鐵 球處于失重狀態。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），所以電子秤示數為 正，鐵球處于超重狀態。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），發現電子秤示數為正，電流計 圖6

指針發生偏轉；拔出時電子秤數為負，電流計指針反 方向偏轉。

(3)實驗結論:①磁鐵插入時，通過閉合線圈的磁 通量增多，產生感應電流，所以電流表指針發生偏轉。此時感應電流產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 數為正。②磁鐵拔出時，通過閉合線圈的磁通量減 少,產生感應電流，所以電流表指針反方向偏轉。此 時感應電流產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 秤示數為負。該實驗可以解釋電磁感應現象中的“來 拒去留”。

五、結束語

利用電子秤可以設計出更多的低成本創新實驗，這些實驗有利于提髙學生學習物理的興趣。所以在 平時的物理教學過程中，每一位教師都應該發揮自己 的創造力去發現更多的低成本創新實驗，也可以引導 學生發揮主觀能動性去設計實驗。