摘 要 本文以離心運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象為主題，通過(guò)系統(tǒng)、整合地開(kāi)發(fā)系列低成本趣味實(shí)驗(yàn)資源，使離心運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的開(kāi)發(fā)主題化、趣味化、生活化，有利于系統(tǒng)加深學(xué)生對(duì)離心運(yùn)動(dòng)的學(xué)習(xí)和理解。

關(guān)鍵詞 離心運(yùn)動(dòng) 低成本趣味實(shí)驗(yàn) 資源開(kāi)發(fā)

物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，在當(dāng)前的教學(xué)實(shí)踐中，重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)特別是低成本趣味實(shí)驗(yàn)資源開(kāi)發(fā)的教學(xué)研究，對(duì)全面提高中學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。

離心運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象在我們?nèi)粘Ｉ钪袕V泛存在，以離心運(yùn)動(dòng)為主題的低成本趣味實(shí)驗(yàn)資源開(kāi)發(fā)，可以將離心運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象生動(dòng)、具體、直觀地展現(xiàn)出來(lái)，使離心運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的開(kāi)發(fā)主題化、趣味化、生活化，有利于系統(tǒng)加深學(xué)生對(duì)離心運(yùn)動(dòng)的學(xué)習(xí)和理解。

【實(shí)驗(yàn)1】 簡(jiǎn)易棉花糖機(jī)

實(shí)驗(yàn)器材：電池盒、電池、固定用的螺釘帽（鋁釘）、自行車輻條、易拉罐（最好開(kāi)口是三角形），大頭針（用做打孔）、小圓珠（用于找出易拉罐中心位置）、酒精燈、火柴、儲(chǔ)物箱、細(xì)鐵絲等（如圖1）。

實(shí)驗(yàn)步驟及特點(diǎn)：①找到易拉罐底部的中心位置打孔；②在沿著易拉罐底部靠上大約2～3cm處，用大頭針打3～5圈均勻分布的小孔；③在易拉罐瓶頂中心處打孔，并用自行車輻條穿過(guò)，再用細(xì)鐵絲固定車輻條并作為轉(zhuǎn)軸；④用鋁釘連接好車輻條與馬達(dá)，并用鉗子將其固緊；⑤連接電路，用導(dǎo)線將開(kāi)關(guān)、電池和馬達(dá)串聯(lián)起來(lái)，棉花糖機(jī)就這樣做成了；⑥將白砂糖放入制好的易拉罐內(nèi)，把整個(gè)裝置放入事先準(zhǔn)備的圓桶內(nèi)，并用酒精燈加熱易拉罐底部，先加熱3分鐘左右，再閉合開(kāi)關(guān)；隨著易拉罐高速旋轉(zhuǎn)，加熱的白砂糖就會(huì)逐步熔化成糖漿從罐孔中甩出來(lái)而變成細(xì)絲狀的棉花糖。該實(shí)驗(yàn)利用熔化的糖漿在離心力的作用下成為細(xì)絲狀的棉花糖。實(shí)驗(yàn)制作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象有趣，還能加深關(guān)于離心力現(xiàn)象和知識(shí)的認(rèn)識(shí)。

【實(shí)驗(yàn)2】 飛檐走壁的彈珠

實(shí)驗(yàn)器材：一顆玻璃彈珠球、一個(gè)高腳杯（如圖2）

實(shí)驗(yàn)步驟及特點(diǎn)：①將玻璃彈珠放入倒扣的杯內(nèi)，并在水平桌面上快速旋轉(zhuǎn)杯子，并使得小球沿杯壁旋轉(zhuǎn)，慢慢地使玻璃杯離開(kāi)地面；②隨著杯子的旋轉(zhuǎn)速度越來(lái)越快，彈珠也逐漸地從杯沿沿著杯壁往上旋轉(zhuǎn)，當(dāng)杯子的旋轉(zhuǎn)速度穩(wěn)定后，彈珠也能在懸空的杯子內(nèi)壁穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)而不滑落下來(lái)。學(xué)生直觀地看到彈珠在離心力的作用下緊貼玻璃杯內(nèi)壁而不滑落，現(xiàn)象有趣，操作簡(jiǎn)單，并能激發(fā)學(xué)生思考。

【實(shí)驗(yàn)3】 滴墨成畫(huà)[1]

實(shí)驗(yàn)器材：白色硬紙板、火柴棒、墨水（如圖3）

實(shí)驗(yàn)步驟及特點(diǎn)：①將白色硬紙片剪成圓形，中間插一根削尖了的火柴棒，做成一個(gè)陀螺；②在其上面先滴幾滴墨水；③在墨水沒(méi)干之前，把火柴棒的上部夾在大拇指和食指之間，把它用力順時(shí)針或逆時(shí)針擰轉(zhuǎn)后，迅速放到平滑的水平面上，過(guò)一會(huì)兒，待其停下就可以看到一幅旋風(fēng)畫(huà)。該實(shí)驗(yàn)將墨水在離心力的作用下做離心運(yùn)動(dòng)時(shí)的軌跡顯示在紙上，現(xiàn)象直觀，操作簡(jiǎn)單。

【實(shí)驗(yàn)4】 伸縮的陀螺[1]

實(shí)驗(yàn)器材：8個(gè)圓形的紐扣、細(xì)線、硬紙板、小木棍、圖釘、剪刀（如圖4）

實(shí)驗(yàn)方法：①將硬紙板剪成圓形，并在其離邊緣1cm處均勻?qū)ΨQ地用圖釘打8個(gè)大小一樣的孔；②用剪刀剪8跟長(zhǎng)約5cm左右細(xì)線，在其一端分別系上圓形的紐扣，另一端系在打好孔的圓形硬紙板上；③將小木棍的一端削尖后插入圓形硬紙板的圓心處；④快速旋轉(zhuǎn)做好的陀螺，就可觀察到如圖所示的旋轉(zhuǎn)陀螺。該實(shí)驗(yàn)利用紐扣在做圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力而外展成為旋轉(zhuǎn)陀螺，對(duì)于初涉離心運(yùn)動(dòng)的學(xué)習(xí)者來(lái)說(shuō)，是一個(gè)很好的演示實(shí)驗(yàn)。

【實(shí)驗(yàn)5】 神奇的硬幣[2]

實(shí)驗(yàn)器材：衣架一個(gè)，一元硬幣一個(gè)，直尺（如圖5）

實(shí)驗(yàn)步驟及特點(diǎn)：①用力對(duì)拉衣架的兩邊，使其為菱形狀，將衣架鉤對(duì)面的頂點(diǎn)作為旋轉(zhuǎn)的中心；②用力向內(nèi)彎曲衣架架鉤使其在中心位置的豎直的下方，且使衣架鉤的水平面與旋轉(zhuǎn)中心位置的豎直方向垂直；③將一元的硬幣平放在衣架鉤上，右手的食指放在旋轉(zhuǎn)中心位置處；④慢慢地讓衣架擺動(dòng)起來(lái)，然后加速讓其在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，觀察發(fā)現(xiàn)放在衣架鉤上的硬幣竟然懸立在衣鉤尖端隨衣架旋轉(zhuǎn)而不掉落。該實(shí)驗(yàn)利用硬幣在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力與衣架尖端處的支持力的平衡而不滑落，現(xiàn)象十分奇特，能激發(fā)學(xué)生動(dòng)手操作的興趣。

【實(shí)驗(yàn)6】 自制紙蜻蜓

實(shí)驗(yàn)器材：光環(huán)的小木棍，A4紙一張，剪刀，膠水或者雙面膠等（如圖6）

實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)：①將A4紙剪出大小寬度約5厘米左右且長(zhǎng)度一樣的4條紙片，并折疊一次保持長(zhǎng)度一樣且對(duì)稱；②將折疊好的4條紙片均勻?qū)ΨQ地粘在小木棍的一端；③雙手來(lái)回摩擦小木棍的另一端，讓4條紙片飄起來(lái)再松開(kāi)手，此時(shí)做好的紙蜻蜓就會(huì)像蜻蜓一樣在空中飛翔，最后盤(pán)旋下落。該實(shí)驗(yàn)利用紙片在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力，使紙片能夠遠(yuǎn)離圓心而展翅伸長(zhǎng)，現(xiàn)象明顯，操作簡(jiǎn)單，素材適于開(kāi)展小學(xué)生科普活動(dòng)。

【實(shí)驗(yàn)7】 水流星

實(shí)驗(yàn)器材：小水桶、細(xì)繩（如圖7）

實(shí)驗(yàn)步驟及特點(diǎn)：①雜技演員在一個(gè)小桶內(nèi)裝大約三分之一的水，用繩子系上；②雜技演員用如圖的方式用腳將繩快速的旋轉(zhuǎn)起來(lái)，直到它做穩(wěn)定的圓周運(yùn)動(dòng)。讓人驚訝的是桶中的水竟然沒(méi)有流出來(lái)。該實(shí)驗(yàn)利用桶內(nèi)的水在高速旋轉(zhuǎn)下產(chǎn)生的離心力與桶壁對(duì)水的支持力產(chǎn)生的平衡而使其不會(huì)從桶中滑落出來(lái)，現(xiàn)象奇特，但熟練操作有一定難度。

【實(shí)驗(yàn)8】 旋盤(pán)上的鋼珠

實(shí)驗(yàn)器材：圓形轉(zhuǎn)盤(pán)、彈簧、鋼珠（如圖8）

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：①將彈簧的一端固定在轉(zhuǎn)盤(pán)的中心位置，另一端與鋼珠相連；②讓轉(zhuǎn)盤(pán)慢慢地轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，速度從小逐漸變大，仔細(xì)觀察彈簧與鋼珠的運(yùn)動(dòng)變化。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及特點(diǎn)：當(dāng)速度很小時(shí)，彈簧與鋼珠一起跟隨圓盤(pán)做圓周運(yùn)動(dòng)且彈簧的長(zhǎng)度不變；當(dāng)速度慢慢增加時(shí)，彈簧與鋼珠一起跟隨圓盤(pán)做圓周運(yùn)動(dòng)，但是彈簧不斷伸長(zhǎng)，鋼珠越來(lái)越遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)盤(pán)的中心位置；當(dāng)圓盤(pán)速度逐漸減少時(shí)，被拉長(zhǎng)的彈簧慢慢縮短，鋼珠也向轉(zhuǎn)盤(pán)的中心位置靠近一直到原來(lái)的初始位置。該實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛑庇^地顯現(xiàn)鋼珠隨著圓盤(pán)速度的加快而產(chǎn)生遠(yuǎn)離圓心的趨勢(shì)。

【實(shí)驗(yàn)9】 一球拉多球

實(shí)驗(yàn)器材：5個(gè)排球和1個(gè)籃球、兩個(gè)網(wǎng)袋、一根繩子、10厘米左右的有機(jī)玻璃管。

實(shí)驗(yàn)方法：①一個(gè)網(wǎng)袋裝藍(lán)球，另一個(gè)網(wǎng)袋裝五個(gè)排球，用一根繩子穿過(guò)10厘米左右的有機(jī)玻璃管將兩個(gè)網(wǎng)袋連起來(lái)；②雙手拿著有機(jī)玻璃管，讓裝有一個(gè)球的網(wǎng)袋在頭頂做圓周運(yùn)動(dòng)；③隨著頭頂?shù)木W(wǎng)袋高速的旋轉(zhuǎn)，下面網(wǎng)袋的球逐漸地隨著旋轉(zhuǎn)速度的增加而慢慢上升而被提起來(lái)。該實(shí)驗(yàn)利用上端網(wǎng)內(nèi)籃球在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力來(lái)提拉下端網(wǎng)內(nèi)排球，現(xiàn)象有趣，適于操作和演示，可加深學(xué)生對(duì)離心力作為動(dòng)力存在的體驗(yàn)。

【實(shí)驗(yàn)10】 紙片切割機(jī)

實(shí)驗(yàn)器材：鉆孔機(jī)、塑料泡沫、報(bào)紙、螺帽等（如圖9）

實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)：①將報(bào)紙剪成圓形，并穿在鉆孔機(jī)上，兩邊用塑料泡沫和螺帽固定好；②插上電源，可以看到柔軟的紙片變硬而且在高速旋轉(zhuǎn)，并可當(dāng)切割機(jī)使用，用以切割斷塑料、泡沫等物體。該實(shí)驗(yàn)利用紙片在隨電鉆高速旋轉(zhuǎn)下成為鋒利無(wú)比的刀片，現(xiàn)象神奇，操作簡(jiǎn)單，但在使用電鉆時(shí)需注意人身安全。

【實(shí)驗(yàn)11】 奇異的手鏈

實(shí)驗(yàn)器材：一串手鏈珠子、礦泉水瓶、鉆孔機(jī)、剪刀、螺帽等（如圖10）

實(shí)驗(yàn)步驟及特點(diǎn)：①用剪刀將礦泉水瓶剪成兩半，將瓶蓋打孔并將帶瓶蓋的一部分牢牢固緊在鉆孔機(jī)旋轉(zhuǎn)的鐵棒上；②將直徑略大于礦泉水瓶的一串珠子手鏈套在截礦泉水瓶截面的圓周上，插上電源，讓其快速旋轉(zhuǎn)起來(lái)；③用牙簽輕輕剝離正在高速旋轉(zhuǎn)的手鏈，可以看到手鏈在脫離高速旋轉(zhuǎn)的水瓶瞬間繼續(xù)保持圓狀繼續(xù)往前旋轉(zhuǎn)一段距離。該實(shí)驗(yàn)利用手鏈在隨水瓶高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力與地面對(duì)其的支持力保持的平衡而使手鏈能保持圓狀滾動(dòng)一段時(shí)間，現(xiàn)象有趣，制作也簡(jiǎn)單，適于學(xué)生課后制作，但在使用鉆孔機(jī)時(shí)注意安全。

在低成本趣味實(shí)驗(yàn)資源開(kāi)發(fā)過(guò)程中，教師要以身示范，成為實(shí)驗(yàn)資源開(kāi)發(fā)與利用的主人，不斷強(qiáng)化低成本趣味實(shí)驗(yàn)資源開(kāi)發(fā)意識(shí)，提高低成本趣味實(shí)驗(yàn)資源創(chuàng)新的水平，同時(shí)倡導(dǎo)學(xué)生充分合理地利用身邊的簡(jiǎn)易材料和廢舊物品，進(jìn)行主題式系統(tǒng)、整合的低成本趣味實(shí)驗(yàn)資源開(kāi)發(fā)，從而有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和探究物理的興趣和熱情，真正體現(xiàn)“從物理走近生活，從生活走進(jìn)物理”的實(shí)踐過(guò)程。

參考文獻(xiàn)

[1] 張軍朋，李德安，金漢炎.高中物理趣味實(shí)驗(yàn)[M].廣州：廣東教育出版社，2011.

[2]趣味實(shí)驗(yàn)：http：//v.youku.com/v_show/id_XMjIwNzQ0MjY0.html.

[作者：陳海深（1978-），男，湖南益陽(yáng)人，廣西師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院講師，碩士。]

【責(zé)任編輯 孫曉雯】