巧制“曲线运动瞬时速度方向演示仪”

在我校《基于生命成长的优质高中“积极教育”校本研究》省级立项课题的引领下，教师如何更有效地教、学生如何更“积极”地学有了理论支撑，师生教与学的主动性有了极大提高。基于此，笔者利用业余时间，根据曲线运动原理，物体做曲线运动的条件是所受外力方向与速度方向不在同一直线上，一旦改变其速度方向的外力消失，则物体沿此时的速度方向做直线运动，制作了一个“曲线运动瞬时速度方向演示仪”。

在必修2课本中有关曲线运动的教学过程中，对于曲线运动的方向，由于缺乏必要的演示仪器，教师常常以理论讲解或者一些生活中的现象来简单证明曲线运动的瞬时速度方向是沿轨迹的切线方向。这样做往往过于抽象，难以达到预期的教学效果，导致部分学生只知其然，不知其所以然。笔者利用业余时间，根据曲线运动原理，物体做曲线运动的条件是所受外力方向与速度方向不在同一直线上，一旦改变其速度方向的外力消失，则物体沿此时的速度方向做直线运动，制作了一个“曲线运动瞬时速度方向演示仪”。

1 实验器材

“曲线运动瞬时速度方向演示仪”一台，16 k白纸五张，小刀或者剪刀一把。

2 装置结构[TP12GW85。TIF，Y#]

如图1为简易制作的“曲线运动瞬时速度方向演示仪”。其结构为在三分之一的大可乐瓶的正中间固定插入一根直杆，杆的底端插入可以转动的底座中。在杆的上端用手摇转将杆的顶端夹紧，这样用手摇动手摇转时，就可带动可乐瓶一起转动。可乐[HJ]瓶下端内部边缘安装几个小的塑料圆环，每个中可以放置一个直径1～2 cm的小铁球。同时在安装底座的平板上铺上一张白纸，用以显示实验轨迹。另外，在白纸边缘贴上一些双面胶。

3 装置原理

手摇钻带动塑料瓶转动，瓶内滚珠随之做圆周运动，当突然向上提起塑料瓶时，滚珠会沿切线方向滚出。涂有墨水或印泥的滚珠滚出时可在白纸上记录其轨迹，从而证明做圆周运动的物体其瞬时速度方向沿其切线方向。

4 实验方法

在底板铺上白纸，白纸要求中间剪一个直径5 cm左右的孔，用以套进底座中。将连接有手摇钻的塑料瓶放到底座上，将滚珠放入可乐瓶中的塑料圆环，将底座边缘的双面胶撕开。在滚珠上滴几滴墨水，转动手摇钻带动塑料瓶内滚珠转动。当达到一定转速时，向上迅速提起手摇钻，滚珠由于突然失去向心力，会沿切线方向滚出，在白纸上留下运动轨迹。（运动轨迹如图2所示）滚珠到达白纸边缘时会被双面胶粘住，防止滚动太远或者反弹。

5 设计评价与反思

此实验仪器制作简单，效果明显，既可以用于教师演示实验，也能够用于学生分组实验。且曾获得山西省教育厅“中小学自制教具比赛”二等奖以及吕梁市“中小学自制教具比赛”一等奖。

作为一名物理教师，应该注重观察与思考，对于教学中所遇到一些抽象概念，要“积极地”想办法将其形象化、直观化，突破教学难点，使学生在初学时就解决掉其心中的疑惑，扭转其一些错误概念。制作一些创新的教具，不仅能培养学生以“积极”的心态学习知识，并且还实现了应用知识的跨越。