自制《匀速圆周运动》实验装置及实验教学设计

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 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。 中国论文网 /2/view-12894870.htm 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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 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 中图分类号：S611 文献标识码： A 文章编号： “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。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 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。 1.2 制作 对木板表面进行处理，涂上白 漆，安上底座，做成一个展示板； 用硅胶玻璃制成一个半径 6.00cm 圆盘（可多做几个半径不同的圆 盘） ，用螺丝钉将十字铁皮固定在硅胶 玻璃圆盘的圆心上，通过十字铁皮将圆 盘粘贴到马达上（马达要用管桶固定住） ，让圆盘能够随着马达旋转起来； 按照图 1 所示的电路原理图， 将学生电源、马达、开关、滑动变阻器 安装在木板合适的位置，连接好导线， 并将导线用薄板封装起来； 在硅胶玻璃圆盘边缘粘上一个 同材料制成的小矩形遮光板，将光电门 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 安装在圆盘旋转时小矩形遮光板通过的 地方（木板上） ； 光电门与 MUJ-4B 电脑计时器 连接起来， 完整实物图如图 2 所示。 1.3 演示实验及数据处理： 将滑动变阻器调至最大，闭合 上开关，圆盘在马达的带动下旋转起来， 调节滑动变阻器可改变圆盘旋转的快慢； 当圆盘旋转稳定以后，打开 MUJ-4B 电脑计时器开关，记录下遮光 板连续两次通过光电门的时间间隔，即 圆盘旋转的周期； 已知圆盘的半径，根据，计算 圆盘旋转的线速度； 根据，计算圆盘旋转的角速度。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 2 演示实验设计（以下实验数据 均随机测量） 实验 1：利用“ 匀速圆周运动演 示器”演示匀速圆周运动，多次测量圆 盘旋转的周期，帮助初学者理解匀速圆 周运动的定义质点沿圆周运动，如 果在相等的时间内通过的圆弧长度都相 等，这种运动就叫做匀速圆周运动，数 据如下： 实验 2：利用两组“匀速圆周运 动演示器”演示匀速圆周运动，A 组圆 盘半径为 6.00cm，B 组圆盘半径为 12.00cm，要学生观察并比较这两个圆 盘边缘的遮光板哪个运动得快？（调节 时应注意，而） 。 初学者通过观察，往往会得到 A 组圆盘上的遮光板运动得快这样的结 论在相同时间内 A 转过的圈数比 B 转过的圈数多。并通过对实际问题的 讨论和分析，得到转速、频率、周期 3 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 个描述匀速圆周运动快慢的物理量，并 用精确的实验数据，证实大家的分析， 印象非常深刻。数据如下： 引导学生用在直线运动中学过 的描述物体运动快慢的物理量速度， 来判断这两个遮光板哪个运动得快，从 而引入线速度的定义物体做匀速圆 周运动时，物体通过的弧长和通过这一 弧长所用时间的比值。通过实验数据的 处理，计算出两个遮光板的线速度，比 较它们的快慢。数据处理如下所示： A 组： cm，m/s ； B 组：cm，m/s； 因为，所以 B 组圆盘上的遮光 板运动得快。 引导学生进一步思考在匀速圆 周运动中，除了用弧长和通过这一弧长 所用的时间的比值来定义速度以外，还 可以用转过的角度和转过的这一角度所 用的时间的比值，来定义速度，从而引 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 入角速度的定义。并通过实验数据的处 理，计算出两个遮光板的角速度，比较 它们的快慢。数据处理如下所示： A 组：rad/s ； B 组：rad/s； 因为，所以 A 组圆盘上的遮光 板运