关于向心力演示实验的研究

关于向心力演示实验的研究

制作人： 崔 颖 单位：朝阳外国语学校

一、 制作动机

摩擦力提供向心力是向心力习题课教学的难点

之一，以往学生很难理解和接受是摩擦力为物体提供

向心力。但是此模型取自生活中的情景，例如自行车

拐弯，汽车在平路上拐弯等，这些现象都是摩擦力提

供了向心力，习题中也常常出现这些情景，让学生判

断向心力来源，求解临界速度等。所以我就制作了这

样一个电动转盘，如图1所示，让小螺母随圆盘一起

转动，对比小螺母在较光滑平面和较粗糙平面的运动，学生观察到此现象从而较容易地分析出摩擦力提供向心力的结论，突破难点。并且渗透了用科学的方法和思维探究问题。

二、制作所需主要器材

电动机、变速器、圆盘、螺母。

三、教学过程

老师演示：如图2所示，小螺母在粗糙平面上做圆周运动，

并提问：请同学们猜一猜，是什么力提供了向心力？

学生回答：可能是摩擦力。

老师：用什么方法检验一下我们的猜测是否正确呢？

学生讨论回答：去掉摩擦力，看小螺母是否还能做圆周运

动。如果小螺母不能做圆周运动说明是摩擦力提供了向心力；

如果还能做圆周运动，说明不是摩擦力提供向心力。老

师：这个方法很好，不过绝对光滑的平面我们找不到，

我们可以用一个较光滑的平面试一试，它的摩擦因数也

很小。

老师演示：如图3所示，小螺母在较光滑平面上无法做

图 1 电动转盘实物图

图 2 小螺母在粗糙平面上

圆周运动。从而证明了学生的猜想是正确的。

四、教学效果

学生从直观的、鲜明的现象对比中很容易地明确了摩擦力提供向心力的结论。突破了分析向心力来源的教学难点。并且学生感受了一次用科学的方法研究问题的探究过程，培养了学生敢于猜想、合理设计研究方案的能力，渗透了物理思维和物理方法，从而提高学生的科学素养和科学的钻研精神，激发学生的学习兴趣。这个教具已经连续两年在高一年级6个教学班使用，由于注重了知识的生成过程，学生通过观察实验，对比分析得出结论，和前几届学生相比更容易接受这样抽象的物理知识。过程中，学生表现得不再是眉头紧皱的畏难情绪，而是乐在其中的兴奋和收获知识的成就感，所以这个教具取得了很好的教学效果。

五、后续开发

此实验还可演示以下内容：

1、如图4所示，在同一个面上，半径不同的位置

放两个螺母，当转速达到一定程度，外侧螺母被甩

出，内侧螺母仍做圆周运动，可说明角速度相同时，

向心力与半径的关系。

2、在同一个面上，转速较小时，小螺母可以做圆

周运动，转速较大时被甩出，由此现象可分析出转

图3 演示向心力与半径的关系

速越大，需要的向心力越大，即向心力与角速度的关系。