(江蘇省高郵市臨澤鎮(zhèn)初級(jí)中學(xué),江蘇 高郵 225621)

蘇科版九年級(jí)物理上冊(cè)39頁(yè)有一道題目,原題如下:

做一個(gè)能自動(dòng)回轉(zhuǎn)的“魔罐”。如圖1所示,在金屬罐的蓋子和罐底各開(kāi)兩個(gè)小孔,用細(xì)線將一個(gè)鉤碼系在橡皮筋的中部,然后將橡皮筋穿過(guò)蓋子和罐底的小孔并固定起來(lái),這樣,一個(gè)“魔罐”就做成了。

圖1

試一試,當(dāng)你將“魔罐”在水平地面上滾出后,它能自動(dòng)滾回來(lái)嗎?仔細(xì)觀察“魔罐”的運(yùn)動(dòng),想一想,在此過(guò)程中動(dòng)能和勢(shì)能是如何轉(zhuǎn)化的?

該自制教具“魔罐”取材方便,制作簡(jiǎn)單,在平時(shí)的教學(xué)過(guò)程中非常實(shí)用,既可以在課上演示設(shè)疑，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,也可以在課后指導(dǎo)學(xué)生合作制作,培養(yǎng)他們的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

但在實(shí)際制作過(guò)程中,筆者對(duì)書(shū)中關(guān)于“魔罐”制作方法的描述和配圖有一點(diǎn)疑問(wèn),書(shū)中說(shuō)“用細(xì)線將一個(gè)鉤碼系在橡皮筋的中部”,并配有圖片(如圖1b),但筆者按照這種方法制成的“魔罐”,演示效果并不明顯,大多數(shù)情況“魔罐”都不能自動(dòng)滾回來(lái)。后來(lái),筆者將鉤碼懸掛的位置調(diào)整到偏離中間一點(diǎn)的位置,這樣做成的“魔罐”演示效果非常明顯,“魔罐”自動(dòng)滾回來(lái)的成功率大大增加。

為了找出其中的原因,筆者用透明的罐子代替金屬罐制作成“魔罐”,并分別將螺母系在中間和偏離中間一點(diǎn)的兩個(gè)不同位置,其余條件不變(如圖2)。然后分別操作多次,此時(shí)透過(guò)透明的罐體可以明顯看見(jiàn),螺母系在偏離中間一點(diǎn)的“魔罐”在滾動(dòng)過(guò)程中,“魔罐”里的橡皮筋由于細(xì)線的阻擋會(huì)絞在一起(如圖2c所示),橡皮筋發(fā)生彈性形變,從而產(chǎn)生了彈性勢(shì)能,隨后橡皮筋恢復(fù),又將其彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為“魔罐”的動(dòng)能,使得“魔罐”自動(dòng)滾回來(lái)。而螺母系在中間的“魔罐”在滾動(dòng)過(guò)程中,橡皮筋并沒(méi)有發(fā)生絞動(dòng)而產(chǎn)生形變,這也是螺母系在中間的“魔罐”不能自動(dòng)滾回來(lái)的原因。

圖2

筆者在制作“魔罐”過(guò)程中有以下幾點(diǎn)體會(huì)，與老師們共享。

(1) 鉤碼可以用螺母代替(實(shí)驗(yàn)時(shí)不會(huì)掉落),且質(zhì)量要大一些，并注意懸掛的位置;

(2) 所開(kāi)小孔稍大一些,以方便穿橡皮筋;

(3) 橡皮筋的彈性要好,且固定時(shí)需繃緊點(diǎn);

(4) 盡可能選摩擦力較小的平面(如瓷磚地面)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。