超重、失重现象演示器的原理演示

1制作背景
　　
　　现行高中课本(必修)第一册第三章第七节“超重和失重”，是以升降机为例说明，没有现成的演示实验器，教师理论上的推导及说明都不能直观地展示给学生，激不起学生的兴趣。而我们制作的超重失重现象演示器就不一样，在该演示器中，有模拟升降机和光显模块，光显应用了发光二极管(LED)，把超重和失重这一现象用具体的、生动的色光展示在学生面前。在演示超重时，即升降机加速上升的时候，发光二极管发出红(绿)色亮光，展示了超重现象；演示失重时，先给光显模块配重(即加砝码或橡皮泥)，然后放在升降机上，发光二极管发光，再让升降机加速下降，发光二极管不发光，展示了失重现象。
　　
　　2结构原理
　　
　　该演示器由模拟升降机及处于其中的光显示模块两部分构成。光显示块(以下简称模块)，内装有两节干电池，与外接的八只发光二极管相连接构成电路。电路两端与模块底部的两个铜条电极相连，把模块放入升降机中时，两铜条电极与升降机的金属底板紧密接触时即可构成闭合电路，另外在模拟升降机的底板上安装三只劲度系数小的轻质弹簧，利用三只弹簧控制模块与底板的接触与分离。
　　
　　3结构、原理图(见图1)
　　

　　4使用方法
　　
　　①实验时将模块放入升降机，当升降机静止时，由于模块所受重力作用与金属底板上的三只倔强系数小的轻质弹簧接触，但与底板不接触，电路不闭合，发光二极管不发光。当用手提着升降机的顶部，使升降机加速上升时，因整个演示器超重，模块将压缩三只弹簧，使得两个铜条电极与升降机的金属底板紧密接触而构成闭合电路，发光二极管发光。说明模块与底板间压力增大，演示了加速向上过程中模块的超重现象。
　　
　　②在升降机静止时，先向模块内加砝码(或橡皮泥)，使模块所受重力能压缩金属底板上的三只倔强系数小的轻质弹簧，使电极与底板接触，电路闭合，发光二极管发光。当升降机下落时，因整个演示器完全失重，弹簧将模块电极脱离底板，电路断开，发光二极管熄灭，说明模块与底板间压力减小或无压力。演示了失重现象。
　　
　　③使用时，也可给升降机顶部系一条约1m长轻绳，右手捉紧绳的一端，左手捉升降机顶部，左右手靠近，让绳松弛，然后使左手迅速释放升降机，可以观察到演示器在近1m的自由下落过程中模块上的发光二极管熄灭，直到下落停止发光二极管又亮。演示了在自由下落过程中模块的失重现象。
　　
　　④演示完毕，将模块从模拟升降机底板上取下存放。