自制教具“黑板上的过山车”

2019-11-18陈雷

中学物理·高中 2019年10期

关键词：自制教具高中物理

摘要：利用常见材料设计制作了“黑板上的过山车”，可以轻松“吸”在黑板上，用于演示竖直面内圆周运动的各种情况，效果明显.

关键词：自制教具; 高中物理; 竖直面内圆周运动

文章编号：1008-4134（2019）19-0062中图分类号：G633.7文献标识码：B

基金项目：黑龙江省2017青年专项课题“智能手机和平板电脑在高中物理教学中的应用”（课题编号：JJD1317012）.

作者简介：陈雷（1983-），男，黑龙江哈尔滨人，硕士，中学一级教师，研究方向：中学物理学科教学.

实验是高中物理教学过程中极其重要的环节，运用恰当的实验教具，既能培养学生的观察能力、动手能力，又有利于提高学生的分析、思维能力，进而可以给学生提供探究、创新的机会，提高学生的核心素养.随着时代的发展，传统的实验教具已跟不上课堂教学变化的需要，而以实验为基础的高中物理教学无法离开实验教具、器材的支持.因此，在教学中除了利用现有实验资源以外，还要开动脑筋，灵活机动地利用生活中常用的一些简单材料，自制实验教具.

圆周运动是高考中的重点内容，尤其是竖直面内圆周运动最高点的受力分析，经常在高考中出现，而学生往往弄不清“临界条件”导致丢分[1].笔者在讲解“竖直面内圆周运动的临界条件”时就发现很多学生由于缺乏生活经验不能充分理解竖直面内圆周运动的临界条件.于是笔者利用废旧材料自制了一个“黑板上的过山车”给同学们展示，收到了良好的课堂教学效果.

外侧轨道约束原理：

小球在竖直平面内做圆周运动过最高点有最小速度v的推导：

① 当mg=mv2R，即v=v0=gR时，v0为小球恰好过最高点的临界速度.

② 当mgv0=gR时，轨道对小球产生压力，小球能过最高点.

③ 当mg>mv2R，即v

学生在学习上述内容时容易出现记忆混乱、难以理解的情况，尤其最后一种情况，很多学生无法想象出来小球在没有达到最高点却能脱离圆周轨道的情况，这时如果有一个实际仪器能演示该运动情况就能非常好的解释这一情况，于是笔者查阅相关资料根据自己课堂需要设计并制作了教具“黑板上的过山车”.

所需材料：本实验所用到的材料如图1所示.钕铁硼强磁铁，铝合金窗帘导轨宽度2厘米长约1米以及卡扣，螺丝若干.

制作过程：按照如图2所示的形状将窗帘导轨制作成“过山车”的轨道，在侧面固定3个卡扣并且在卡扣上固定好强磁铁，这样“过山车”就可以“吸”在黑板上了.

成品展示：制作好的过山车和用于运动的“鼠标球”如图2所示，它可以随意在黑板上“吸”住，通过调整鼠标球的下落高度可以实现竖直面内的圆周运动，如果高度不足可以实现小球原路返回或者斜抛，以往需要很多话语给学生介绍的物理现象通过一个仪器很容易地就展示出来了.

此外由于小球运动时速度快、时间短，具体演示时还可以利用智能手机的同屏功能和慢动作视频功能，将实验的细节情况展示给全体学生观察[2].

扩展应用：利用强磁铁对黑板的吸附性，可以将很多教具改造成可以“吸”在黑板上的新型教具，比如“黑板上的单摆”“黑板上的斜面”“黑板上的弹簧秤”，甚至是“黑板上的气垫导轨”，这样展示起来直观形象效果明显.

运用身边常见的材料自制教具，是高中物理教育中帮助学生在头脑中建立物理模型、实现思维突破的好办法，借助现代技术运用手机慢动作展示功能实现慢动作回放可以更加有效地帮助学生理解物理模型的关键点.