积木式重心实验探究_重心实验

时间：2019-02-02 03:16:56　来源：雅意学习网本文已影响人

　　有关重心的实验包括重心的认识、物体重心位置与形状和质量分布有关、均匀规则形状物体重心在其几何中心、悬挂法测重心和物体重心不一定在物体上等。一般实验演示需要很多器材，如许多形状规则和不规则的物体，质量分布不同的物体。以下是运用搭积木思想，利用极简单的材料，通过一物多用来高效完成有关重心概念的系列实验探究，体现了“低成本、高智慧”的实验思想。
　　
　　1 实验材料
　　
　　密度相差较大的两种小木块（如杉木与杂木）若干，规格均为1×2.5×2.5�cm�；双面胶（常用的文具用品）；细线；小重锤。
　　
　　2 实验探究
　　
　　2.1 重心的认识，重心位置的演示
　　（1）取同种小木块，用双面胶将其粘连成一长直木条子。如图1所示。
　　（2）在长木条的中点O用细线将木条子悬挂起来，木条呈水平。
　　（3）每块小木块均受到重力作用，从效果上看，就好像各部分重力都集中到O点，O点即为木条子的重心。
　　
　　2.2 均匀形状规则的物体重心在其几何中心
　　（1）用双面胶将同种小木块粘拼成长方形、正方形木板，如图2所示。
　　（2）用直尺画出木板的两条对角线，其交点标注O，即为木板的几何中心。
　　（3）用双面胶将细线一端固定在O点，另一端提起，将木板悬挂起来。木板呈水平状。O点就是木板的重心。
　　2.3 悬挂法测重心，质量分布均匀物体重心位置与形状有关
　　（1）用双面胶将同种小木块粘拼成一个一般形状的木板，如图3所示。
　　
　　（2）用双面胶将细线一端固定在A点，另一端系一小重锤。从细线中间提起，把木板悬挂起来，过A点悬挂重锤的细线AB就是垂线（木板边缘有双面胶，可将细线粘在其上，去掉重锤即可）。
　　（3）再另选一处D，用相同方法把木板悬挂起来，记录过D点的竖直细线DE。
　　（4）细线AB和DE的交点C，就是薄木板的重心。可通过C点悬挂木板，木板呈水平来证明。
　　（3）在使用相同小木块的前提下，仅改变粘拼成的木板形状，如将图3中用阴影表示的两小木块移到虚线表示的位置，重复上述步骤确定薄木板的重心位置，计为C′。
　　（4）显然，C与C′位置不重合，说明物体重心位置与形状有关。可以任意改变薄木板的形状多做几次。
　　2.4 物体重心位置与质量分布有关
　　（1）用形状相同但密度相差悬殊的小木块，更换上述研究质量分布均匀物体重心位置与形状有关实验中粘拼成的薄木板中的某一块，保持粘拼成的木板形状不变。
　　
　　（2）用悬挂法再确定该薄木板的重心位置，并与以前的位置比较，木板重心位置发生变化。
　　（3）同样，再更换密度不同的一块或几块小木块，木板的重心位置随之不断变化。
　　2.5 物体重心不一定在物体上
　　（1）将小木块粘拼成直角形状的薄木板。
　　（2）在薄木板上再粘贴在一张大小相当的白纸，以记录悬挂时悬线的延长线位置。如图4所示。白纸的质量远小于研究木板的质量，可忽略不计。
　　（3）用悬挂法确定带白纸木板的重心位置，方法同前。两次悬挂时竖直线的交点，即木板重心位置显然没有落在木板上。
　　
　　3 本系列实验的特点
　　
　　
　　这是一个“低成本、高智慧”的实验。低成本是实验接近学生生活实际，器材简单，取材容易。该系列实验能让学生通过自己动手做来感受物理、学习物理，体现“做中学”的教学观念。高智慧主要体现在：
　　（1）实验设计采用一物多用、搭积木组合的思想，较好解决实验条件的控制问题，即研究重心位置与形状有关时，保证物体的同一性；研究重心位置与质量分布有关时，保证物体的形状不变。通过本系列实验探究，学生在习得重心知识的同时也训练了思维，深刻感受和体验了变式与创新。
　　（2）实验便于记录，有利于突破教学难点。“重心位置不一定在物体上”对于初学者是最感困难的。教学中，大多仅作理论分析，学生缺少真实的感受。本实验能巧妙、方便确定不在物体上的重心实际位置，让学生看得真切，记得深刻。
　　(栏目编辑王柏庐)

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