演示曲线运动条件的实验方法

演示“曲线运动条件”的实验方法

江西省都昌县第一中学李一新

人教版普通高中课程标准实验教科书《物理》（必修2）“曲线运动”一节中，有一个“曲线运动条件”的演示实验，教材中是用一个金属小球和一根条形磁铁来进行的，通过条形磁铁对滚动的小球产生吸引力，使小球偏离原来直线运动的方向作曲线运动，从而得出物体做曲线运动的条件。此实验看似简单，但在具体实验操作过程中，由于一些因素的影响，致使实验的演示效果还不是很理想，主要有：①桌面（讲台）不平整，小球运动时会自然偏向低处，这样就使得小球在不受磁铁的吸引力时，它的运动也不能确保是一条较好的直线；

②小球滚动的运动方向和速度大小很难控制，致使磁铁所放的位置很难找到一个合适的位置；③此实验由于是在实验桌（讲台）上操作的，坐在后面的绝大数学生是看不见，看不清的，这样，就不能面向全体学生，实验的可见度不好，这也是此实验最大的不足之处。基于上述原因，笔者认为可用以下三种实验方法之一来进行演示，实验效果会更好，现介绍如下，供大家参考使用。

方法一：将小球的运动改放在斜面上进行演示

为了提高实验的可见度，将原实验水平面上演示改放在斜面上来进行，外力主要利用小球的重力沿斜面的分力。如图1所示，将一块大约60cm×60cm刨光平整的木板（或玻璃板）abcd与水平方向约成30°角左右放置，构成一个斜面，在木板的左上角安装一斜槽，使小球沿斜槽滚下后再进入到斜面上运动，在斜面平面内旋转斜槽，改变小球进入到斜面上的速度方向，当其速度方向与ad边平行时，小球做直线运动，其轨迹如图中①；当其速度方向与ad边不平行时，小球就做曲线运动，其轨迹如图中②③，现象非常明显。

方法二：利用玩具水枪演示

利用玩具水枪也可以方便地演示此实验。如图2所示，将玩具水枪朝着与水平方向成不同的角度发射，射出来的水流在空中形成的运动轨迹可以很清楚地显示出来，只有当发射的方向在竖直线上，轨迹才为直线，其余方向均为曲线，现象非常明显。

方法三：利用阴极射线管演示

此实验不仅可以利用宏观物体进行实验演示，还可以利用微观粒子如阴极射线管来演示。如图3所示，阴极射线管射出的高速电子流，在没有外力作用（重力可忽略）时，径迹是一条直线，如图中的亮线。当在管外用一条形磁铁的某一极（如S极）靠近时，如图4所示，电子流受到洛仑兹力的作用，径迹就发生了弯曲，做曲线运动，现象非常明显。尽管此时还未学习洛仑兹力，但作为实验演示还是可行的，同时也为后面的学习建立了感性认识。

以上三种方法原理简单操作方便，大家不妨试一试。