向 治

(高臺縣第一中學(xué),甘肅 高臺 734300)

1 “雞尾酒”彈弓橡皮筋的結(jié)構(gòu)

“雞尾酒”彈弓橡皮筋由黃色和紅色的橡皮筋通過內(nèi)穿或?qū)拥姆绞焦餐M成，因其色彩艷麗，顏色酷似調(diào)和的雞尾酒而得名. 其中紅色部分為在黃色且直徑較大的橡皮筋內(nèi)穿進(jìn)總長度約一半長度的紅色直徑較小的橡皮筋組成，通過摩擦力緊密結(jié)合共同伸縮，這樣橡皮筋之間的關(guān)系既有并聯(lián)又有串聯(lián)，本文在不拆散彈弓結(jié)構(gòu)的前提下研究橡皮筋的勁度系數(shù).

2 “雞尾酒”彈弓橡皮筋勁度系數(shù)的測定

2.1 探究過程設(shè)計

1)如圖1(a)所示，將彈弓固定在鐵架臺上，測出其支架間寬度x=8.50 cm,橡皮筋原長L0=16.00 cm，并聯(lián)部分長度L01=8.00 cm，黃色部分長度L02=8.00 cm，皮兜總長4.00 cm.

(a)實物圖 (b)示意圖 圖1 測“雞尾酒”彈弓的勁度系數(shù)

2)如圖1(b)所示，在彈弓帶下面通過帶掛鉤的小桶(小桶和掛鉤總質(zhì)量為55 g)依次增加305 g的重物，測出橡皮筋總長、紅色復(fù)合部分、黃色部分長度分別為L，L1，L2.

3)算出對應(yīng)高度h和對應(yīng)夾角的余弦值.

5)分別將拉力F與L，L1，L2數(shù)據(jù)用軟件生成圖像，求出勁度系數(shù).

6)將數(shù)據(jù)匯入表1(修正數(shù)據(jù)皮兜半長為2.00 cm)，并研究勁度系數(shù)與各量之間的關(guān)系.

表1 橡皮筋勁度系數(shù)測量數(shù)據(jù)

2.2 數(shù)據(jù)分析和結(jié)論

1)根據(jù)測量數(shù)據(jù)，分別以復(fù)合橡皮筋、黃色橡皮筋、整體橡皮筋為研究對象，做圖如圖2～4所示，各橡皮筋在彈性限度內(nèi)勁度系數(shù)略有先變小后變大的趨勢，但基本符合胡克定律.

圖2 橡皮筋總長與拉力的關(guān)系

圖3 紅黃復(fù)合橡皮筋長度與拉力的關(guān)系

圖4 黃色橡皮筋長度與拉力的關(guān)系

3)設(shè)紅色內(nèi)穿橡皮筋勁度系數(shù)為k4，根據(jù)橡皮筋的并聯(lián)關(guān)系求出k4=k1-k2=204.10 N/m，屬于勁度系數(shù)較大的高強度橡皮筋.

3 結(jié)束語

2017版《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出科學(xué)探究是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的主要組成[1]. 科學(xué)探究能力的培養(yǎng),應(yīng)滲透在物理教學(xué)的整個過程. 無論是物理知識的教學(xué)，還是物理問題的解決，都要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問題，根據(jù)解決問題的需要，收集和選擇有用信息，基于證據(jù)和邏輯對問題作出合理解釋，培養(yǎng)學(xué)生具有準(zhǔn)確表述問題解決過程與結(jié)果的意愿和能力. 本探究活動貼近生活，聯(lián)系實際，趣味性強，操作方便安全，選取材料價格便宜易得. 學(xué)生通過經(jīng)歷探究過程，體會探究方式方法，鞏固發(fā)展知識與技能，培養(yǎng)學(xué)生多元學(xué)習(xí)能力. 有利于構(gòu)建物理模型,提高應(yīng)用數(shù)理方法解決實際問題的能力.