自制简易圆周运动速度方向演示仪

高中物理圆周运动教学演示仪的制作郎文秀;齐维毅;蔡敏;张亚琴【摘要】演示实验是中学生学习物理的入门向导,是一种最有效、最直观的教学手段.合适的教学用具,在教学中起到十分重要的作用.它可以化抽象为具体,化枯燥为形象.学生身临其境,眼见为实,激发学习兴趣,从而提高教学质量.教学演示仪根据中学物理教学培养目标和教学具体内容制作,易于探究引入角速度的概念和意义,能够定性说明什么是角速度、线速度,便于学生理解,适于教师演示和学生自主定量探究线速度、角速度与圆周运动半径三者之间的关系.详细介绍了圆周运动教学演示仪的设计原理、实验装置及其使用方法.演示仪基于单片机外部控制方式设计制作,通过PWM控制电机的旋转速度和时间,电机转动带动指针,转动的角度作为周长,数码管实时显示转动时间,根据时间计算出角速度.【期刊名称】《沈阳师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(032)002【总页数】4页(P300-303)【关键词】物理教学;演示仪;圆周运动;单片机【作者】郎文秀;齐维毅;蔡敏;张亚琴【作者单位】沈阳师范大学物理科学与技术学院,沈阳110034;沈阳师范大学物理科学与技术学院,沈阳110034;沈阳师范大学物理科学与技术学院,沈阳110034;沈阳师范大学实验教学中心,沈阳110034【正文语种】中文【中图分类】TP2730 引言高中物理人教版必修二第五章曲线运动讲解了圆周运动［1］，物理教学中圆周运动的教学内容蕴含着许多物理研究方法。

然而，现在中学物理教学中由于没有恰当的教学仪器，多采用多媒体演示、教师板书、简单演示实验等方法进行教学，都难以达到理想的教学效果，学生不能充分理解圆周运动知识，并且由于实验误差较大且不易操作，也使学生对知识点的认识造成了偏差。

教师应该尽可能地用实物，现场演示增强学生对事物的感性认识。

在形成物理概念的最初阶段，如果先对具体事物进行观察和接触使之形成感性认识，再由感性认识提升为抽象、概括的理性认识，是一种良好的教学方法［2］。

一个简单的圆周运动演示仪作者：何春生胡学军刘婉君来源：《中学物理·高中》2015年第04期1 实验装置质量为4 g的橡胶球，质量为20 g的螺母，空心旧笔杆，不易伸长的细绳.将细绳穿过笔杆，一头拴紧橡胶球，另一头拴住螺母，如图1所示.2 实验（1）感受圆周运动的向心力手握笔杆，橡胶球在上，螺母朝下，竖直放置.由于螺母的重力大，橡胶球会被细绳拉至笔杆上端.缓慢转动笔杆，逐渐加速，螺母会被做圆周运动的橡胶球拉起.稳定后，橡胶球在水平面内做匀速圆周运动，螺母悬空静止，情形如图2所示.学生一般会惊叹于做圆周运动的橡胶球，能拉起质量是自身质量4倍的螺母，同时更感受到了物体做圆周运动时需要向心力.（2）体验离心现象待1实验现象稳定后，增加转速，橡胶球做圆周运动的半径逐渐增加，出现离心现象.（3）体验向心现象待1实验现象稳定后，减小转速，橡胶球做圆周运动的半径逐渐减小，出现向心现象.综上所述，利用上述简单的装置，对比橡胶球处于静止状态、稳定的匀速圆周状态、加速状态、减速状态，学生可以体验物体做圆周运动需要向心力，并可以通过探究，归纳总结出物体做离心和向心运动的条件.3 实验分析在以下的分析与讨论中，均不计空气阻力.3.1 橡胶球为什么能拉起螺母设橡胶球在水平面内做匀速圆周运动，对橡胶球和螺母做受力分析，如图3所示.用T1表示细绳对橡胶球的拉力大小，T2表示细绳对螺母的拉力大小，f为笔筒与细绳间的最大静摩擦力大小，mg和Mg分别表示橡胶球和螺母的重力大小.由图可知T1的竖直分力平衡橡胶球的重力mg，T1的水平分力提供橡胶球做圆周运动的向心力，且T1>mg.可以看出，橡胶球做圆周运动时，细绳对橡胶球的拉力大于橡胶球的重力.当T1>Mg+f时，质量为橡胶球4倍的螺母将被拉起.当Mg-f≤T1≤Mg+f时，整个装置能处于稳定的状态，螺母悬空静止，橡胶球在水平面内做匀速圆周运动.3.2 橡胶球做离心和向心运动的讨论当橡胶球由匀速圆周状态开始加速时，根据向心力公式F=mv2r，小球需要的向心力增加.此时T1的水平分力不足以提供橡胶球做圆周运动所需要的向心力，细绳与水平方向的夹角会减小，橡胶球会上升，橡胶球与笔杆间距离会增加，橡胶球就会做离心运动.这样T1会变大，当T1>Mg+f时，T2>Mg，螺母会上升，橡胶球与笔杆之间的细绳会变长.反之，当橡胶球减速时，小球需要的向心力减小.此时T1的水平分力大于提供橡胶球做圆周运动所需要的向心力，细绳与水平方向的夹角会增加，橡胶球会下降，橡胶球与笔杆间距离会减小，橡胶球就会做向心运动.这样T1会变小，当T14 教学建议（1）本实验设备简单，取材方便，橡胶球和螺母可以用其他器材代替，建议做成学生实验，用于圆周运动的相关教学和实验探究.（2）橡胶球如何才能将螺母拉起？如何才能让橡胶球做圆周运动的半径越来越大或者越来越小？这些可以设置成问题，答案可以让学生探究获得.笔者用此装置做过研究课，效果不错.（3）本文三实验分析中，对力的大小的相关讨论要求学生有比较好的基础，教学时可以根据需要选用.从实验现象出发，定性分析上述实验，也能取得比较好的教学效果.。

自制圆周运动演示仪--自制教具展示作品文章之四自制圆周运动演示仪———自制教具展示作品文章之四温慧妍（黑龙江省柴河林业局第一中学黑龙江牡丹江１５７１３１）（收稿日期：２０１５０１２３）摘要：利用塑料漏斗、圆木板、ＵＳＢ电动小风扇、小球等生活物品制作简单的圆周运动演示仪，可以演示匀速圆周运动、离心运动、向心运动．仪器比较小巧，既可用于演示实验，也可用于分组实验和课外研究性学习．关键词：圆周运动自制演示仪匀速圆周运动是高中物理教学的重点内容，无论是在力学还是电磁学中都占有重要地位，而离心运动、向心运动在天体变轨中也有着重要应用，基于以上原因笔者设计了这个圆周运动演示仪器．１主要实验器材地板块（长２１ｃｍ，宽１９ｃｍ，厚１ｃｍ）１块，ＵＳＢ（３）摆球：将小金属球裹一层薄棉布，可染印色油或红墨水，以便记录小球平抛落点位置．用细线（缝纫线）悬挂小球，细线的上端固定在竖直坐标板上的Ｏ点，调节摆长，使得小球竖直悬挂时最低点Ｂ到水平坐标板的竖直高度ｈ２＝６０ｃｍ．（４）在竖直坐标板中部钻孔装一短木块，并在木块底面固定一剃须刀片，刀片平面取水平方向，刀刃应与摆线的运动方向ｖ斜交而不要垂直，这样才能迅速把线切断．仔细调整刀刃的位置，使之恰好能在球摆到最低点时把线切断，切断处应尽量靠近摆球．４使用方法如图２所示，以竖直坐标板为基准，把摆球拉到离Ｂ点某一高度的Ａ处，并由静止开始释放．电动小风扇（内装２节５号电池，去掉上面的扇叶）１个，直径为１９ｃｍ塑料漏斗１个，圆木板（直径２３ｃｍ，厚１．５ｍｍ）１块，直径为２ｃｍ塑料小球３个，长个，双挡旋钮开关１个，３个材料、大小相同、颜色不同的小磁贴．４．６ｃｍ轻弹簧１个，直径为１３．５ｃｍ电水壶底座１点Ｂ时，线被切断，球被平抛出去，落在水平坐标纸Ｅ上，打出痕迹，记录落地点Ｃ，利用水平坐标方格读出水平射程ｓ．改变ｈ１高度，（可以取ｈ１＝２０ｃｍ及３０２ｃｍ），重复实验，通过计算ｓ是否与４ｈ１ｈ２近似相等，得出机械能是否守恒的结论．记录的数据如表１所示．表１实验数据ｈ１／ｍｈ２／ｍ４ｈ１ｈ２／ｍ２ｓ／ｍｓ２／ｍ２０．１００．６００．２４０．４８５０．２３５０．２００．６００．４８０．６８５０．４６９０．３００．６００．７２０．８４００．７０６５设计反思本实验装置取材简单，原理明了，现象直观．将实验中难以测量的速度ｖ转化为更易测量的长度ｓ，实验中没有采用实验室提供的当地重力加速度ｇ的值，从原理上规避了重力加速度ｇ的取值所可能带来的问题．但是，该实验装置也存在一些不足，每做图２机械能守恒实验装置图一次实验就要重新悬挂摆球并调节摆长，在操作上略显繁杂，有待于今后加以改进．取ＡＢ之间的高度差ｈ１＝１０ｃｍ，当球摆到最低—９８—２主要部件的制作（１）把ＵＳＢ电动小风扇上面的扇叶去掉，将扇叶后面的小电动机由水平位置扭转到竖直，将小电动机下面的塑料支柱截去，取剩余的２ｃｍ一段，在支柱外面套一外径３５ｍｍ的塑料圆管以起稳固、支撑作用，如图１．用十字改锥转动两个螺丝钉将圆锥形漏斗固定在小电动机上，在漏斗中放一小球，将双挡旋钮开关转至低挡位，随着漏斗转速的增大，发现小球做圆周运动的半径增大；当漏斗转速稳定后，小球做匀速圆周运动；接下来关闭电源，漏斗转速逐渐减小，小球做向心运动（图２）．图１圆周运动演示仪实验装置取直径４７ｍｍ的圆木片用ＡＤ胶粘在风扇转头上，在圆木片上钻两个小孔（对准风扇转头上的两个小孔）．（２）将塑料漏斗底部的直管部分锯掉，将两块直径略大于漏斗底部的圆塑料片用ＡＤ胶粘在漏斗底部的内外两侧，在两个圆塑料片上钻两个同样的小孔．用黑色中性笔在木板上画一个半径为１０．４ｃｍ两个小孔的位置各钻的圆，再在圆木板上圆心位置及对准风扇转头上３个小孔，用两个螺丝钉穿过两个小圆孔，将漏斗或圆木板固定在小电机上．（３）在电水壶底座上挖一个大小适当的圆洞，把ＵＳＢ电动小风扇底座固定在里面，在底座上打３个小孔，用螺丝钉把水壶底座固定在地板块上．再在木质地板底座上打孔，把双挡旋钮开关固定在里面，与ＵＳＢ电动小风扇底座里的电源正、负接线柱相连接（如图１）．（４）拿两个单摆装置中的小摆球（要塑料材质、直径为２ｃｍ的，这样就不用再在小球上打孔了），取材质较结实的细线，在其一端打个套，另一端穿入小球的小孔中，并用ＡＤ胶固定住，小球小孔的另一端穿入细线，用ＡＤ胶固定，细线另一端连接轻弹簧，用同样的方法把弹簧另一端固定在另一小球上．３实验装置的使用（１）感受匀速圆周运动、向心运动图２再在圆锥形漏斗中放一塑料球，打开双挡旋钮开关转至低挡位，当漏斗转速增大时，放一塑料瓶盖，最后放一个乒乓球，对比它们的运动（图３）．图３（２）感受离心运动撤下漏斗，用十字改锥转动螺丝钉将圆木板固定在小电机上，在圆木板上不同位置放上３块材料相同的小磁贴（图４），打开开关至低挡位，小磁贴随木板一起做圆周运动，随着木板转速的增大，半径越大的小磁贴越先脱离木板做离心运动．图４（３）感受弹簧连接的两小球的圆周运动在圆木板上放上中间连有弹簧的两个小球，其中的一个小球用细线连接，细线的另一端固定于圆木板圆心位置的铁钉上，让细线刚好拉直，弹簧处于原长．让外侧小球的球心对准圆木板上黑色的圆形—９９—细线，如图５所示．将双挡旋钮开关转至高挡位，两个小球随圆木板一起转动，随着圆木板转速的增大，发现外侧小球做圆周运动的半径明显变大，如图６所示．Ｂ球加速度绳子拉力Ｔ＝ｍ１ωｌ１＋ｍ２ω（ｌ１＋ｌ２）２２（２）线烧断瞬间，Ａ球加速度１２ａ１＝＝１１２２ａ２＝＝ω（ｌ１＋ｌ２）２这是一道比较典型的圆周运动习题，很多学生图５看到这道题时会感到难度很大，不知如何下手、如何图６４仪器设计思路匀速圆周运动是一种常见、重要的运动模型，不论是在力学中还是在电磁学中都有重要的应用，而离心运动、向心运动在卫星变轨问题中也有重要应用，但在教材中并没有这类演示实验，基于以上原因笔者设计了这个实验仪器．而感受弹簧连接的两小球的圆周运动实验来源于如下习题．【例题】Ａ，Ｂ两球质量分别为ｍ１与ｍ２，用一劲度系数为κ的弹簧相连，一长为ｌ１的细线与Ａ相连，置于水平光滑桌面上，细线的另一端拴在竖直轴ＯＯ′上，如图７所示，当Ａ与Ｂ均以角速度ω绕ＯＯ′轴做匀速圆周运动时，弹簧长度为ｌ２．求：（１）此时弹簧伸长量多大，绳子张力多大；（２）将线突然烧断瞬间两球加速度各多大．图７答案：（１）弹簧伸长量Δｌ＝２κ—１００—分析！其实，只要让学生看看这个实验现象，问题就一下暴露出来了，难度就没有看起来的那么大，学生在处理起来就要轻松得多，而且这个实验现象也会深深地印在他们的大脑之中，让他们注意到观察与实验在物理学科中有多么重要！５仪器特点（１）全部由废弃材料制作而成底座是由装修房屋剩下的复合地板块以及用坏的电水壶底座改装的，中间部分是由废弃的ＵＳＢ电动小风扇改装成的，圆木板是由废弃的胶合板制成的，双挡旋钮开关是从用坏的电暖风上拆卸下来的．（２）具有实用、简单、直观、易于制作的特点本仪器的制作比较简单，现象直观，这样做的目的意在对学生进行一种暗示．比如在安装圆木板时，用的是最原始的方式———用十字改锥来安装，其实也可以用卡槽的方式，即把原木板或漏斗向下一按，卡在小发动机上面的凹槽里，这样既美观、又方便，但“用十字改锥来安装”这种最原始的方式会让学生感到这个仪器安装很简单，制作不太难，材料也容易找到，如果试一试，他们也可以做到！这样会激发他们去动手、观察、实验，进一步培养他们的创新意识．（３）可以促进学生形成良好的环保意识和习惯学生在观察、参与制作仪器的过程中会发现日常生活中的废弃物品竟然可以化腐朽为神奇，制作出这么多有趣、让人印象深刻、令人难忘的小实验！进而帮助学生养成废旧物品再利用、低碳减排、环保节能、形成可持续发展的意识及好习惯！。

圆周运动实验仪高中物理新教材必修2第20页有一演示实验：用圆锥摆粗略验证向心力的表达式。

教学中发现，用手操作使摆球做圆锥摆运动时，很难控制小球做圆周运动，大多情况下小球做椭圆运动。

操作起来费时，且准确性不高。

故制作了如下实验仪。

一、用途本套仪器为研究圆周运动的多功能实验仪。

功能（一）：验证向心力表达式。

1、圆锥摆法；2、测力计直接测向心力法。

功能（二）：可演示角速度相同时，半径越大，向心力越大。

功能（三）：可验证做圆周运动的物体速度方向沿切线方向。

二、结构：见附图三、使用方法和步骤功能（一）操作1、将一画有不同半径的同心圆盘置于实验仪台面，圆锥摆如图悬挂好（摆线上标有长度刻度），在实验仪旋转轴上安装旋转支架，当旋转轴转动时即可带动支架。

将摆线挂靠在支架某一位置，支架转动时，摆随其转动，当转速达一定时，摆线自动离开支架，便做圆锥摆运动。

改变摆线挂靠在支架的位置，便可改变圆锥摆运动的半径。

（以下操作略，请参考教材。

）2、将弹簧秤固定在铁架台上，在弹簧秤挂钩挂上带摆球的细线，将细线竖直穿过旋转槽中心，使球随旋转槽一起在水平面内做圆周运动，这时线的拉力（即球的向心力）可由弹簧秤直接读取。

（以下操作略）功能（二）操作在支架上不同位置用等长细线悬挂相同小球，支架转动时，根据摆球偏离竖直方向的角度可知角速度一定时，向心力大小与转动半径的关系。

功能（三）操作将系有小球的细线穿过旋转槽的限位卡，并将小球用色水润湿置于槽端口。

接通实验电源，球便随旋转槽一起转动，稳定后放开手中的细线，球便做离心运动，可观察到其运动轨迹沿圆弧切线方向。

制作简易测速仪探索物体的速度速度是物体运动的重要特征之一，测量物体的速度对于科学实验和日常生活中的应用都非常重要。

本文将介绍如何制作一个简易测速仪，通过它来探索物体的速度。

以下是制作测速仪的材料和步骤：材料：1. 一块直纹纸板2. 一张白纸3. 一只铅笔4. 一只橡皮筋5. 一只图钉步骤：1. 将白纸平铺在平整的桌面上，将直纹纸板放在白纸上。

2. 在直纹纸板的中央位置用铅笔画一个小圆，直径约为2厘米。

这个小圆将作为测速仪的指针。

3. 在小圆的右侧，从中心点向外画一条直线，长度约为10厘米。

在这条线的末端再画一横线，长度约为2厘米。

这条直线和横线将作为测速仪的刻度。

4. 使用铅笔在刻度线的右端依次标记出0、10、20、30等刻度，表示速度的单位为厘米/秒。

5. 在直纹纸板的左上角用图钉固定一只橡皮筋。

橡皮筋必须保持拉紧的状态，但不要拉得太紧，以免变形。

6. 将白纸和直纹纸板卷成一个筒状，使小圆的圆心位置与图钉所在的位置重叠。

用胶带将白纸和直纹纸板固定在一起。

7. 用手指按住底部，将测速仪竖直地放置在桌面上。

使用方法：1. 将测速仪靠在桌子边缘，以确保指针可以自由摆动。

2. 将一小块薄纸片钳在测速仪的指针上，使其能够扇动。

3. 将待测物体（例如一片纸）放在测速仪的底部，并用另一只手轻轻推动物体，使其从测速仪的顶部通过。

4. 观察指针在刻度上的位置，即可得到物体通过测速仪时的速度。

探索物体的速度：使用制作的简易测速仪，我们可以进行一系列实验来探索不同物体的速度。

以下是几个实验示例：实验一：不同物体的速度比较选择不同形状和重量的物体（例如小石头、纸张、玩具车等），让它们通过测速仪，并观察指针在刻度上的位置。

比较不同物体的速度，探索其速度差异的原因。

实验二：斜坡上的速度将测速仪放在一个斜坡上，使其倾斜度适中。

选择几个物体，在斜坡上让它们自由滑下，并记录它们通过测速仪时的速度。

通过实验可以发现，斜坡的倾斜度对物体的速度有何影响。

运用自制仪器完成初中物理实验初中物理实验是教育教学中的重要环节，它可以培养学生自主探究的能力，激发学生的学习兴趣，促进学生知识的掌握。

在实验中，合适的实验仪器是不可或缺的，但是，学校经费有限，购置大批量的实验仪器是困难的。

因此，这时候运用自制仪器进行初中物理实验，是一种经济、实用、方便且有效的教学方法。

1.旋转重力仪旋转重力仪是一种测量转速的仪器，使学生能够学习到圆周运动所需要的理论知识。

学生可以制作一个旋转重力仪，用于测量自行车的转速。

材料：废弃的木板、弹簧、2个螺钉、扭力弹簧、0.5厘米的棒材。

制作方法：首先，在木板上钻两个孔，孔的直径尽量大于扭力弹簧的直径。

将扭力弹簧弯曲成U形，各自钩在孔边的侧面上。

接下来，将扭力弹簧前端处套在0.5厘米棒的末端，同时在扭力弹簧的另一端钩上弹簧。

最后，将整个装置固定在自行车的轮子上，利用弹簧连接两个螺钉。

使用方法：将自行车的轮子连接到旋转重力仪上，启动自行车，记录下原始数据，例如初始速度、初始欧拉角，开始进行物理实验。

通过计算，可以得出转速和转动的角度。

2.电子钟表电子钟表是一种测量时间的仪器，它能够帮助学生理解时间和其用途。

学生可以通过制作电子钟表，了解到钟表的工作原理及电子电路的知识。

材料：可靠的时钟、7段发光二极管、电阻器和导线。

制作方法：将时钟分解并确保它正常工作。

接下来，将7段发光二极管连接到电子电路板上，进行焊接并调整LED的亮度。

最后，将电子电路板与时钟组合起来，并完成电路的所有连线。

使用方法：使用电子时钟表所测得的时间进行时间的测量。

3.木材绳子倾斜仪木材绳子倾斜仪是一种测量物体倾斜的仪器，能够帮助学生了解力量和倾斜的知识。

学生可以制作自己的木材绳子倾斜仪，用于测量斜坡的倾斜角度和重力加速度。

材料：木板、电动机、尺、五米长的绳子、螺丝钉和胶水。

制作方法：制作一个支架来支撑电动机，并安装电动机。

接下来，将绳子系在电动机的轴上，并将其穿过一个可移动的钩子，将其系到木板上。

天体运动仪自制方法天体运动仪是一种用于观测天体运动的仪器，常用于天文学研究和天文爱好者的观测活动中。

它可以帮助我们观测恒星、星系、行星等天体的位置、轨迹和运动规律。

本文将介绍一种简单的天体运动仪的自制方法。

材料准备：1. 一个平整的圆形木板2. 一个小直径的木棍3. 一个小型的圆规4. 一些螺丝和螺母5. 一块坚固的底座板步骤：1. 在木板上用圆规画出一个圆形的刻度盘，刻度盘上标有0度到360度的刻度。

可以根据需要调整刻度的间距，使其方便读取。

2. 在圆形刻度盘的中心位置固定一个小直径的木棍，作为仪器的指针。

可以使用螺丝和螺母将木棍固定在木板上，确保其能够自由转动。

3. 将木板固定在底座板上，确保其稳固不会晃动。

可以使用螺丝和螺母将木板和底座板固定在一起。

4. 将天体运动仪放置在一个平稳的台面上，确保其不会受到外界的干扰。

5. 根据需要，可以在天体运动仪的底座板上标注出北方的方向，以便于观测天体在天空中的位置和运动轨迹。

使用方法：1. 首先，确定观测的天体，并了解其大致的位置和运动规律。

可以参考天文学书籍或天文学网站上的信息。

2. 将天体运动仪指向所要观测的天体的初始位置，可以通过旋转刻度盘来调整指针的位置。

3. 然后，定期观测天体的位置，记录下其在刻度盘上的读数。

可以每隔一段时间观测一次，并记录下观测时间和读数。

4. 根据观测到的数据，可以绘制出天体在刻度盘上的运动轨迹。

通过观察轨迹的变化，可以推测天体的运动规律。

5. 如果需要更精确地观测天体的位置和运动，可以使用更精密的天体运动仪，或结合其他天文观测仪器进行观测。

需要注意的是，自制的天体运动仪精度可能不如专业的天文观测仪器，但对于初学者或对天文学有兴趣的人来说，它是一个简单实用的工具。

在观测时，应尽量避免外界的干扰，如强光、震动等，以确保观测结果的准确性。

总结：天体运动仪是一种帮助观测天体运动的仪器，可以通过自制的方法制作一个简单的天体运动仪。

自制《匀速圆周运动》实验装置及实验教学设计摘要：针对《匀速圆周运动》教学中出现的困难，对演示实验进行设计和改进，并根据需要自制教具，从而优化了该件课的教学设计，使学生通过实验及实验数据，强化了对知识的理解。

关键词：匀速圆周运动，制作，实验设计，教学设计Abstract: in view of the uniform circular motion teaching of the difficulties appeared, the demonstration experiment to carry on the design and improvement, and according to need self-made teaching AIDS, so as to optimize the a class the teaching design, make students through the experimental results and the experimental data, to strengthen the understanding of knowledge.Keywords: uniform circular motion, production, design of experiment, the teaching design“匀速圆周运动”是高中阶段学习了匀速直线运动、匀变速直线运动、匀变速曲线运动后引入的第4种运动情景。

在《匀速圆周运动》这节课中，主要掌握的知识是描述匀速圆周运动快慢的几个物理量及其关系，对初学者来说，这要比之前的几种运动情景复杂，可是教材却没有安排演示实验帮助初学者顺利掌握这部分内容。

为了解决这一问题，设计了一个“匀速圆周运动演示器”及演示方案，收到了很好的效果。

1匀速圆周运动演示器的制作1.1准备材料木板1块（长50.00cm ，宽40.00cm），硅胶玻璃，螺丝钉，十字铁皮，马达，开关，滑动变阻器（20，2A），光电门，MUJ-4B电脑计时器，学生电源，导线若干。

运用自制教具“圆周运动探究仪”验证和探究向心力公式作者：***来源：《广东教育·综合》2020年第07期物理新课程指出，中学物理教师應科学有效地组织学生进行科学探究性实验，开发物理实验资源。

研究高中物理向心力时发现，现有仪器在实验过程中都存在一些问题，比如测力不准确、不稳定，不能准确地测量瞬时速度，对公式中的质量、线速度、角速度、半径等不能准确定量分析，实验结果精确度不高，等等。

对竖直平面内的圆周运动的研究现在大多都停留在定性的、理论推导上，很少有定量的实验探究，竖直平面内的实验探究仪器更是少见。

本文所述的仪器通过智能化的传感器、数据采集器和分析软件“Logger Pro 3.8.6”结合起来，对小球在水平面以及竖直平面内的圆周运动的物理学量进行测量，直接在电脑上得到实验数据，并通过图表、图像等分析出实验结果，非常直观、简便，大大简化了以往实验课上繁琐的计算过程，既节约了时间，又直观易懂。

一、仪器的特点及用途圆周运动探究仪如图1所示。

（一）特点圆周运动探究仪是利用传感器和数据采集器及软件，准确、方便、连续、快捷地探究、验证水平和竖直平面的圆周运动。

它解决了现有仪器在实验过程中都存在的一些问题：测力不准确、不稳定，不能准确地测量瞬时速度，对公式中的质量、线速度、角速度、半径等不能准确地定量分析，实验结果精确度不高的问题。

利用此仪器还可对竖直平面内圆周运动问题进行拓展性探究。

（二）用途1. 验证向心力公式①给定任意r，m，由传感器测出物体作圆周运动的线速度v和拉力F，计算出mv2/r与拉力F比较是否相等。

②利用数据采集器和软件，得到F-t图像与计算机得出的所需向心力m的图像（F向-t图像），对比可得二者吻合度。

2. 探究向心力公式利用控制变量法，分别探究得出F-r、F-m、F-v2的关系图像，综合三个图像，得出向心力公式F向=m。

二、使用方法（一）验证向心力公式1. 将本仪器放置在水平桌面上，使转动臂呈水平状态。

总第316期2019年6月教具设计与制作利用废弃木料与笔芯做简易圆周运动速度检测仪方武增摘 要：实验对培养学生的实践意识和动手能力有不可替代的作用。

在《曲线运动》的课堂教学中，由于课本所展现的内容无法在现实的课堂中完整地呈现，故笔者尝试利用废弃木料与笔芯制作简易圆周运动速度检测仪，并自制一个注水器，应用于教学，取得了较好的教学效果。

关键词：自制教具；圆周运动；速度检测仪；节约资源一、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作者简介：方武增，本科，一级教师。

广东省揭阳市惠来慈云实验中学，515200的笔头穿过笔芯 b 的中间小孔(如图3所示)。

ab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)。