方武增

一、設(shè)計背景

在高中《物理必修二》(人教版)有關(guān)曲線運動方向的描述、展現(xiàn)的現(xiàn)象，如：砂輪打磨物體產(chǎn)生的火星、飛出的鏈球等，雖然從圖片看很明顯，但在實際的課堂上，根本無法將砂輪打磨物體產(chǎn)生的火星給學(xué)生看，太危險了，最多僅是通過多媒體視頻播放一下。而教學(xué)過程，若能以實驗的方式帶動知識的學(xué)習(xí)，是最科學(xué)的，理科學(xué)生的動手能力、實踐能力和實驗技能的培養(yǎng)是無法單靠黑板或屏幕來達到的[1]。實驗中信息的獲得必須通過學(xué)生自己的觀察；另外，假設(shè)和猜想必須通過實驗的驗證[2]。

利用木料和廢舊圓珠筆芯制作了圓周運動速度檢測儀。此器件教師制作省時、省事；對于學(xué)生，容易操作，現(xiàn)象也容易觀察，課堂教學(xué)效果較好。

二、實驗需要的配件

廢棄木箱、泡沫塊、廢舊圓珠筆芯2支、廢舊藥品小瓶、水(材料都是免費的)。

三、裝置制作過程

(1)先在木料上面鉆孔1(如圖1所示)，并在孔1的豎直正下方鉆孔2，讓一支筆芯 a 穿過孔1和孔2(如圖2所示)。

(2)將另一支筆芯 b 剪去一段，中間穿孔。將筆芯a的筆頭穿過筆芯 b的中間小孔(如圖3所示)。

圖1

圖2

圖3

圖4

將泡沫塊置于木料下，不僅起防震作用，還為下層留足夠的空間，方便觀察速度方向(如圖4所示)，一個簡易的圓周運動速度檢測儀實驗裝置就制作成功了。

四、實驗步驟與效果顯示

(1)自制的注水器。將筆芯的頭(如圖5所示)，去金屬尖(如圖6所示)；切去藥品小瓶噴嘴的一小段(如圖7所示)；組合為注水器(如圖8所示)。

圖5

圖6

圖7

圖8

(2)用自制的注水器吸水，并向筆芯 b注水。

(3)裝置如圖 3 方式放置，實驗前先畫一個圓(直徑約為筆芯 b的長度)，用手轉(zhuǎn)動筆芯a，此時筆芯 b貼桌面。實驗效果如圖 9所示，水跡差不多沿差圓周的切線方向，這說明圓周運動的某點速度方向為沿該點的切線方向(效果需要改進，后有說明)。

圖 9

圖10

(4)將筆芯按紅色標(biāo)記向上拔移一格(如圖10所示)；上面有標(biāo)記(為方便計算，事先已按每4 mm格畫好(如圖11所示)。用手轉(zhuǎn)動筆芯a，此時筆芯 b不貼在桌面了，上升4 mm(如圖12所示)，此時軌跡是半徑大一些的圓。

圖12

圖13

圖14

(5)在草稿紙上畫效果圖，分別測量出R，r 和 x，其中，x為水滴在圖13中被甩做平拋運動的水平位移。

這個簡易的圓周運動速度檢測儀可以簡潔快速地看出圓周運動的某點速度方向為沿該點的切線方向，也可以引導(dǎo)學(xué)生計算圓周運動的某點速度的大小。

五、反思與改進

創(chuàng)新點：此實驗所用的器材簡單，制作方便，效果明顯，既可以滿足教師演示實驗，又能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)生自主實驗。攜帶方便(如圖14所示)，木料變?yōu)榘b盒，用完收工。

需改進：圖9實驗效果圖不清晰，是因為實驗后，水干了，難以留痕跡，故可以加點墨水，這樣一來，水干后，墨跡仍在。

六、結(jié)語

教師在教學(xué)過程中要深挖教材中的探究性因素，開發(fā)創(chuàng)新實驗資源，精心設(shè)計或啟發(fā)學(xué)生設(shè)計新的探究方案，盡最大可能給學(xué)生提供必要的科學(xué)探究機會[3]。而筆者在利用簡易圓周運動速度檢測儀輔助教學(xué)中，適時地激發(fā)了學(xué)生探究科學(xué)的熱情，增強了他們的創(chuàng)新意識。