电子秤应用分析 浅析物理教学中一物多用之电子秤篇

浅析物理教学中一物多用之电子秤篇

低成本创新实验非常有利于物理教学，其一直是刘炳升教授 [1]和朱正元教授 [2]所关注的课题。电子秤由于读数方便，在生活中为人们带来很大的便利性，所以很多老师将电子秤运用与在物理教学[3][4]，笔者也曾利用电子秤巧妙地设计几个有趣的低成本创新实验[5][6]，取得很好实验效果，本文继续利用电子秤设计了七个创新实验以供参考。

1、利用细铜线框研究表面张力

实验器材：电子秤、玻璃盆、圆形细铜线框、支架、细线、定滑轮。

图1

实验过程：如图1所示，先用电子秤称出圆形细铜线框的读数。将大的玻璃盆中放入约2cm深度的水，放到电子秤上，用支架将细铜线框挂在大的玻璃盆上方，轻放细线将细铜线框漂浮水面上（细线处于放松状态），再将电子秤去皮归零，缓慢地提升细铜线框，发现细铜线框恰好要离开水面时，电子秤的读数为负，发现此时读数的大小比测量细铜线框的读数要大。

实验结论：细铜线框要离开水面时，电子秤减小的示数比称出正方形细铜线框的读数大是因为细铜线框与水面之间有表面张力。

2、利用玻璃盆研究分子间引力

实验器材：电子秤、玻璃盆两个（一大一小）、支架、细线、定滑轮。

图2

实验过程：如图2所示， 先用电子秤称出小的玻璃盆的质量。将大的玻璃盆中放入约2cm深度的水，放到电子秤上，用支架将小的玻璃盆挂在大的玻璃盆上方，轻放细线将小的玻璃盆漂在水面上，再将电子秤去皮归零，缓慢地提升小的玻璃盆，发现当小的玻璃盆恰好要离开水面时，电子秤的读数为负，且读数的大小比小的玻璃盆的质量要大。

实验结论：小的玻璃盆要离开水面时，电子秤减小的示数比小的玻璃盆的质量大是因为小的玻璃盆与水面之间有分子引力。（该实验还可以用弹簧测力计来验证：先用弹簧测力计称出小的玻璃盆的重力，将玻璃盆放到水面上后，再用弹簧测力计拉玻璃盆，当玻璃盆恰好要离开水面时弹簧测力计的读数要比玻璃盆的重力要大，同样是因为小的玻璃盆与水面之间有分子引力。）

3、研究胡克定律

实验器材：电子秤、弹簧、刻度尺、热熔胶枪和热熔胶。

图3

实验过程：如图3所示，用热熔胶枪将弹簧固定在电子秤上，刻度尺靠在弹簧，将电子秤去皮归零，读出弹簧的原长，将弹簧压缩一定量后分别读出弹簧的长度和电子秤的读数（读数是可换成牛顿），再拉长弹簧后分别读出弹簧的长度和电子秤的读数，并记录到表格1中（某次实验数据），再描点作图可得图4.

表1

图4

实验结论：从图中可以看出弹簧的形变量越大，弹力越大即弹力与形变量成正比，图像的斜率就是弹簧的劲度系数k，这里实验得到的劲度系数为k=500N/m。

4、研究静电现象

实验器材：电子秤、木块、发电机、两块圆形金属板、导线。

图5

实验过程：如图5所示，将木块和其中一块金属板放到电子秤上，用导线将两两金属板与起电机的两极相连，将电子秤去皮归零，当摇动起电机使金属板带异种电荷，可以看到电子秤的示数为负值，减小（增大）金属板间的距离时读数变大（变小），减小正对面积读数变小。若将两金属板与起电机的同一级相连即两金属板带同种电荷，带电后读数为正，减小（增大）金属板间的距离时读数变大（变小），减小正对面积读数变小。

实验结论：去皮归零后电子秤的读数就等于金属板间的作用力大小（即库仑力的大小）。金属板带异种电荷时，相互吸引（库仑力引力），使电子秤的金属板对电子秤的压力变小，读数为负，金属板间的距离越小之间的库仑力越大，减小正对面积时库仑力减小，读数减小。两金属板带同种电荷后，相互排斥（库仑力斥力），使电子秤的金属板对电子秤的压力变大，读数为正，金属板间的距离越小之间的库仑力越大，减小正对面积时库仑力减小，读数减小。

5、研究摩擦力

实验器材：电子秤、长木板、木块、大木块、支架、细绳、毛巾、砝码、热熔胶枪和热熔胶。

图6

实验过程：如图6所示，用热熔胶将电子秤粘在支架上，将细线粘在电子秤上连接到木块上，将木块放到木板上，将电子秤去皮归零。①研究静摩擦力：用手拉着细绳，逐渐增加拉力，可以看到电子秤的示数逐渐增大，当木块即将运动时的读数比运动后的读数要大。将毛巾固定在长木板上，再拉木块可以得到相同的结论。②研究滑动摩擦力的影响因素：I.在木块上增加砝码，发现砝码越多（木块和长木板的压力越大），拉动时读数越大；II.保持木块质量不变，将毛巾固定在长木板上，拉动木块的读数比放在长木板上的读数大，当长玻璃片固定在长木板上，拉动木块的读数比放在长木板上的读数小（实验过程中探究速度和接触面对摩擦力的影响时，由于电子秤反应太灵敏，发现实验效果不是很好）。

实验结论：①研究静摩擦力：在木块静止时，木块所受的静摩擦力在一定值之间，静摩擦力有一个最大值，就是最大静摩擦力，滑动摩擦力小于最大静摩擦力。②研究滑动摩擦力的影响因素：发现滑动摩擦力与木块和长木板的压力和接触面的粗糙程度有关：压力越大摩擦力越大，接触面越粗糙摩擦力越大。

6、研究驻波（波的干涉、波的叠加）

实验器材：电磁打点计时器、有定滑轮的长木板、学生电源、1米左右的红线、电子秤、热熔枪和热熔胶。

图7

实验过程：如图8所示，将电磁打点计时器固定在长木板的一端，将细线一端连接到电磁打点计时器的振片上，另一端固定在电子秤上。将电磁打点计时器连接到学生电源上（选6V交流电），打开电源使电磁打点计时器正常工作，移动打点计时器拉直红绳，使电子秤上有适当读数，当读数较小（9.7g）时可以得到五个稳定的波形；适当增大拉力（16.2g）可以得到四个稳定的波形；再增大拉力（27.4g）可以得到到三个稳定的波形；继续增大拉力（65.5g）可以得到二个稳定的波形；继续增大拉力（286g）可以得到一个稳定的波形。图9是五次实验获得的波形图，并得到表2。

图8

表2

实验结论： 电磁打点计时器振动时就会在细线上产生波，波沿细线向前传播，遇到电子秤时就会反弹回来，与后来电磁打点计时器振动时波产生叠加，就会产生驻波。在细绳长度不变时，细绳受到拉力越大产生稳定的波形就越少，反之拉力越小产生稳定的波形就越多，所以在实验中减小拉力发现波形越来越多。

利用电子秤可以做出这么多有趣的物理实验，其实验效果非常显著，有利于学生对相关物理概念的理解，激发学生学习物理的兴趣。当然物理教师可以利用其他的器材做出更多有趣的创新实验，更好地为学生和自己的教学服务，追求高效课堂。

参考文献

[1]张伟、郭玉英、刘炳升.“非常规”物理实验:有待深入开发的重要物理课程资源[J].物理教师，2005(9):123--125.

[2]朱正元.物理演示实验与自制教具[M].江苏:人民出版社，1978:65--68.

[3]沈文军.低成本迷你电子秤在物理实验中的运用[J].中学物理教学参考，2016（6）：67--69.

[4]王成.浅谈电子秤在物理教学中的运用[J].物理之友，2014（1）：46--48.

[5]于淼.浅谈电子秤的低成本实验在物理教学中的妙用[J]. 中学物理教学参考，2017（Z1）：61--63.

[6]于淼.电子秤式安培力演示仪[J].中学物理，2018（13）：36-37.

称重之后呢？智能电子秤使用 3 周感受

作者：纪云/产品观察家

兴趣太广泛，科技很性感。

[核心提示] 体脂秤继手环后成了智能硬件扎堆的第二个领域，在使用了 Withings ws-50，Ryfit 云悦智能体质分析仪和 Picooc Latin 之后，我觉得智能秤还有很长的路要走。

编者注：下图中的体重数据不代表作者的真实体重，请勿认真！

过去 3 周，我家地板上一字排开了 3 款智能电子秤，分别是 Withings、PICOOC和RyFit. 我作为一名爱运动的女性，在人群中已经算是对身体状况比较关注的人了，这其中当然包括体重和体脂含量，然而这 3 款智能电子秤都不能让我满意，下面我就来说说为什么。

硬件上差距不大

PICOOC 这款秤很结实，至少比 iPhone 5 结实很多（我的 iPhone 5 砸到 PICOOC 身上后屏幕就碎掉了。。。），但里面似乎就不那么结实了。我的第一个 PICOOC 根本就无法启动，一开始我以为是电池问题，后来换了新电池还是不行。联系了 PICOOC 客服妹子后，他们给我免费换了一台（这种售后还是值得赞一下的）。但是，新 PICOOC 在测试期结束之前的一周又坏了。

这就是跌落在 PICOOC 上的 iPhone 5，现在只能在屏幕上贴胶带勉强使用

有一天我站了上去，闪烁的那圈白条本该停止以表示测量结束，但它再也没有停过，直到电池耗尽。这给我带来了两个苦恼，第一，晚上睡觉的时候房间里总有诡异的蓝光闪烁；第二，我真的重到踩坏电子秤的地步吗？！

图中是挂掉的 PICOOC，显示一个小红点

RyFit 和 Withings 至少在硬件质量上还是给力的。RyFit 是时云医疗推出的智能秤，在外观上与 Withings 长得很像，比 Withings 小一点，LOGO 位置也略有不同。踩上去，二者所测量的体重数据接近，但体脂数据相差挺大，Withings 的数值总是比 RyFit 小 5 个百分点的样子。

RyFit 称重时的屏幕显示

Withings 称重时的显示

我为此咨询了一位医疗行业从业者，他表示，目前电子秤中所使用的测量体脂率的方式都是可行的，但准确性取决于测量者所站立的位置和方式。但由于两个秤都没有标出脚丫应该摆放的位置，作为用户的我也有点不知所措了。我看 RyFit 在介绍里写了自己为啥比较小，说是为了更契合亚洲人的小脚，或许是秤的大小原因导致体脂率不同？

欧姆龙体脂仪测量说明书

两个秤上都有液晶显示屏，Withings 的更亮一点，而且字体/ 设计也更美观。两款产品不同的设计能力，在软件上表现得更明显。

软件实在太“软”

RyFit 的 App 在上周改过一次版，实在说不上更好还是更坏，因为都几乎同样的“惨不忍睹”，尤其当你将它与 Withings 比较时。上一个版本里，RyFit App 给你列出十项数据，甚至给出身体年龄（比我的实际年龄总要老上 6、7 岁，但也不说明自己的根据是什么，哼）以及基础代谢率（这到底是神马东西？它是什么意思？）等让人不明就里的东西，然后是各个数据与标准的比较，告诉我骨骼重量偏低偏高、内脏脂肪含量偏低偏高、水含量偏高偏低……这些汉字我倒是都能看懂，但也看不懂，因为恕我不懂医学，它们究竟意味着什么呢？至于所宣称的“个性化运动、饮食、睡眠管理”简直就是个笑话，因为一点都不个性化，在我看来就是随便找了个小学生作息时间表放上去。

Ryfit App 中的十项数据

Picooc App，同样在首页缺乏趋势曲线

比较而言，Withings 令人愉悦很多。它给出的数据只有体重、体脂率、心律、每天走的步数（Withings APP 有计步功能）几项，另外就是它们的变化曲线。我最喜欢这个变化曲线，因为拿自己的数据跟标准数据比是没有意义的，因为人体的个体差异很大，那是在医疗无法实现个性化时的粗糙判断方式，如今可以个性化了，为何还要跟标准数据比？反而我觉得，跟过去的自己比才更有意义。

这些曲线能让我看出自己身体的变化情况，并因此做相应调节。比如当我有一周连续跑步后，结果就反应在了体重和体脂率曲线中，这会让我产生成就感，更想继续坚持下去。

除了体重，秤还能做什么

不过，即便如此，Withings 的 APP 也并没有那么有用，或者说，对我这种非健身人士，没有那么有用。对健身人士而言，能随时检测自己的身体数据算是一个刚需，但在我这里就不是刚需。我的刚需是，根据你所获得的关于我身体的数据，告诉我在生活中需要注意哪些问题、做出哪些改变以拥有一个健康的身体。这是目前所有这些健康类应用在收集到数据之后所要走的下一步，但现在似乎谁也不能很好的做到这点。

fitbit 有年费 50 美元的 premium 服务

我需要的使用场景是这样的：每天晚上洗完澡去秤个重，每周或每月收到来自智能电子秤的报告，告诉我这一段时间的身体变化情况，并给我相应建议。相对于手机，iPad 或 PC 的大屏幕是查看这种报告更合适的设备。

在其他时候，它应该就是一个普通的电子秤，默默地存在那里，不炫耀自己的存在感。在这方面，我认为做的最差的就是 PICOOC 了，要使用它还需要先打开 APP 摇一摇，然后才能开始测量。这简直是要挟用户去打开它，可每天看数据其实是没有意义的，测体重本身可不是一件什么需求多么刚烈的事情，健康才是，但这两者之间怎么才能连起来，智能电子秤们还有好长的路要走。

极客观察均为极客公园原创报道，转载请注明原文链接。

原文地址：http://www.geekpark.net/read/view/205642

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