对超重、失重演示实验的再改进
1引言(问题的提出)
超重和失重是全日制普通高级中学物理(必修)的学习内容。
对于中学生而亩，这些概念，不易理解，若在新授课中，配上适当的演示实验，学生理解起来就容易得多。而一般中学的实验室又没有专门的器材来演示超重和失重现象，这就要求教师尽可能利用身边物品来设计一些演示实验。设计该演示实验的关键在于怎样把超重、失重过程的瞬间效果定格显现出来。以前很多教师采用如图1的装置，手突然向上或向下加速运动时，让学生观察测力计读数，并与静止时的读数相比较。这种方法，由于测力计随物体快速移动，在观察时视线很难跟上，即使是演示者本人观察也比较困难，演示效果不理想。为提高实验的可见度和对比度，本人采用了以下一组比较实l验，取得了理想的效果。
2超重、失重比较实验
(1)超重比较实验
如图2a，一条纸带下面系一重锤，并用手竖直拉着，静止时，纸带拉力等于重力，这时纸带不断；当突然向上加速运动时，纸带断了。说明物体向上加速时，物体对纸带的拉力大于重力，并超过了纸带的承受力，因而纸带断裂。物体处于超重状态。
如图2b，稍稍松开手电筒底座(注意：电池不能滑落)发现灯泡不亮，这时底座对电池的动力等于电池的重力，即压力等于重力。当手电筒突然向上加速运动，发现灯泡亮了。此现象说明电筒加速向上运动时，底座对电池的支持力增大了，相当于有人用外力压紧了底座，因而电路被接通，灯泡发光。而根据力相互作用原理，说明电简加速向上运动时，电池对底座的压力增大了，出现压力大于重力，即电池处于超重状态。
(2)失重比较实验
如图3，将两异名磁极套在一绝缘细棒上(实验室用的橡胶棒即可)，细棒用硬质塑料导线折成的长方形框架固定之(框架起稳定细棒的作用)。框架两端系上约1m的细线，两细线通过两定滑轮握在手中，定滑轮固定在大铁架台上。人可通过手握细线和手放细线，控制细棒在空中的静止和上、下运动状态。
操作1：调节手中细线，使细棒水平处于一定高度处，分开细棒中的磁铁至一定位置处(该位置可用彩色胶带粘合记录)，使两磁极刚好能处于静止状态，这时磁铁产生的磁力和棒对磁铁的摩擦力平衡。．
操作2：放开手中细线，细棒作自由落体运动，同时发现两磁极吸引在一起。解释：自由落体时，磁铁完全失重，对棒的压力等于零，因而摩擦力为零，两磁极在只有磁力作用下，被吸引在一起。通过该比较实验，使学生理解自由落体时，物体完全失重。
操作3：手匀速拉线，使细棒以一定的速度匀速上升，至某高度时，手突然停止，细棒由于惯性继续上升时，发现两磁极又被吸引在一起了。解释：由于惯性，细棒继续上升运动相当于竖直上抛，同自由落体一样，磁铁处于完全失重状态，因而被吸引在一起。
3圆周运动的超重、失重演示
我们知道，当汽车经过凹形桥最低点时，压力大于重力，处于超重状态；当汽车经过凸形桥顶点时，压力小于重力，处于失重状态。以下实验可用来探索作圆周运动物体分别经过凹形轨道最低点和凸形轨道最高点时，其压力的大小情况即超重、失重情况。
(1)实验器材
记忆式测力计(J2142)，凹形轨道、凸形轨道(自制)，引导轨道(自制)，小钢球。
(2)实验步骤
1)演示超重：
①如图4a，将小钢球静止放在凹形轨道最低点，测力计显示钢球的重力为G(红色指针停在该处)。
⑦让小钢球从凹形轨道一端沿圆弧运动，当运动到轨道最低点时，测力计记忆指针(黑色指针)显示出钢球对圆弧的最大压力N，可观察到N>G，说明钢球经过凹形轨道最低点时，呈超重状态。
2)演示失重：
①如图4b，将凸形轨道安放在测力计上，一侧接上引导轨道，将小钢球静止放在轨道顶点，测力计显示钢球重力为G(红色指针显示)。
②让小钢球从引导轨道较高处滚下，当球运动至凸形轨道顶点时，测力计记忆指针(黑色指针)显示出钢球对轨道的最小压力N，观察发现N<G，说明钢球经过凸形轨道最高点时，呈失重状态。
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