关于苏科版初中物理教材中“魔罐”制作的改进

2019-05-06

物理之友 2019年4期

关键词：细线势能橡皮筋

(江苏省高邮市临泽镇初级中学,江苏高邮 225621)

苏科版九年级物理上册39页有一道题目,原题如下:

做一个能自动回转的“魔罐”。如图1所示,在金属罐的盖子和罐底各开两个小孔,用细线将一个钩码系在橡皮筋的中部,然后将橡皮筋穿过盖子和罐底的小孔并固定起来,这样,一个“魔罐”就做成了。

图1

试一试,当你将“魔罐”在水平地面上滚出后,它能自动滚回来吗?仔细观察“魔罐”的运动,想一想,在此过程中动能和势能是如何转化的?

该自制教具“魔罐”取材方便,制作简单,在平时的教学过程中非常实用,既可以在课上演示设疑，以激发学生的学习兴趣,也可以在课后指导学生合作制作,培养他们的动手能力和团队协作精神。

但在实际制作过程中,笔者对书中关于“魔罐”制作方法的描述和配图有一点疑问,书中说“用细线将一个钩码系在橡皮筋的中部”,并配有图片(如图1b),但笔者按照这种方法制成的“魔罐”,演示效果并不明显,大多数情况“魔罐”都不能自动滚回来。后来,笔者将钩码悬挂的位置调整到偏离中间一点的位置,这样做成的“魔罐”演示效果非常明显,“魔罐”自动滚回来的成功率大大增加。

为了找出其中的原因,笔者用透明的罐子代替金属罐制作成“魔罐”,并分别将螺母系在中间和偏离中间一点的两个不同位置,其余条件不变(如图2)。然后分别操作多次,此时透过透明的罐体可以明显看见,螺母系在偏离中间一点的“魔罐”在滚动过程中,“魔罐”里的橡皮筋由于细线的阻挡会绞在一起(如图2c所示),橡皮筋发生弹性形变,从而产生了弹性势能,随后橡皮筋恢复,又将其弹性势能转化为“魔罐”的动能,使得“魔罐”自动滚回来。而螺母系在中间的“魔罐”在滚动过程中,橡皮筋并没有发生绞动而产生形变,这也是螺母系在中间的“魔罐”不能自动滚回来的原因。