利用废弃木料与笔芯做简易圆周运动速度检测仪

方武增

一、设计背景

在高中《物理必修二》(人教版)有关曲线运动方向的描述、展现的现象，如：砂轮打磨物体产生的火星、飞出的链球等，虽然从图片看很明显，但在实际的课堂上，根本无法将砂轮打磨物体产生的火星给学生看，太危险了，最多仅是通过多媒体视频播放一下。而教学过程，若能以实验的方式带动知识的学习，是最科学的，理科学生的动手能力、实践能力和实验技能的培养是无法单靠黑板或屏幕来达到的[1]。实验中信息的获得必须通过学生自己的观察；另外，假设和猜想必须通过实验的验证[2]。

利用木料和废旧圆珠笔芯制作了圆周运动速度检测仪。此器件教师制作省时、省事；对于学生，容易操作，现象也容易观察，课堂教学效果较好。

二、实验需要的配件

废弃木箱、泡沫块、废旧圆珠笔芯2支、废旧药品小瓶、水(材料都是免费的)。

三、装置制作过程

(1)先在木料上面钻孔1(如图1所示)，并在孔1的竖直正下方钻孔2，让一支笔芯 a 穿过孔1和孔2(如图2所示)。

(2)将另一支笔芯 b 剪去一段，中间穿孔。将笔芯a的笔头穿过笔芯 b的中间小孔(如图3所示)。

图1

图2

图3

图4

将泡沫块置于木料下，不仅起防震作用，还为下层留足够的空间，方便观察速度方向(如图4所示)，一个简易的圆周运动速度检测仪实验装置就制作成功了。

四、实验步骤与效果显示

(1)自制的注水器。将笔芯的头(如图5所示)，去金属尖(如图6所示)；切去药品小瓶喷嘴的一小段(如图7所示)；组合为注水器(如图8所示)。

图5

图6

图7

图8

(2)用自制的注水器吸水，并向笔芯 b注水。

(3)装置如图 3 方式放置，实验前先画一个圆(直径约为笔芯 b的长度)，用手转动笔芯a，此时笔芯 b贴桌面。实验效果如图 9所示，水迹差不多沿差圆周的切线方向，这说明圆周运动的某点速度方向为沿该点的切线方向(效果需要改进，后有说明)。

图 9

图10

(4)将笔芯按红色标记向上拔移一格(如图10所示)；上面有标记(为方便计算，事先已按每4 mm格画好(如图11所示)。用手转动笔芯a，此时笔芯 b不贴在桌面了，上升4 mm(如图12所示)，此时轨迹是半径大一些的圆。

图12

图13

图14

(5)在草稿纸上画效果图，分别测量出R，r 和 x，其中，x为水滴在图13中被甩做平抛运动的水平位移。

这个简易的圆周运动速度检测仪可以简洁快速地看出圆周运动的某点速度方向为沿该点的切线方向，也可以引导学生计算圆周运动的某点速度的大小。

五、反思与改进

创新点：此实验所用的器材简单，制作方便，效果明显，既可以满足教师演示实验，又能够实现学生自主实验。携带方便(如图14所示)，木料变为包装盒，用完收工。

需改进：图9实验效果图不清晰，是因为实验后，水干了，难以留痕迹，故可以加点墨水，这样一来，水干后，墨迹仍在。

六、结语

教师在教学过程中要深挖教材中的探究性因素，开发创新实验资源，精心设计或启发学生设计新的探究方案，尽最大可能给学生提供必要的科学探究机会[3]。而笔者在利用简易圆周运动速度检测仪辅助教学中，适时地激发了学生探究科学的热情，增强了他们的创新意识。