曲线运动(6篇)

曲线运动篇1

【摘要】素质教育是新课程改革的重要内容，物理新课程标准对物理教学提出更高的要求。本文将对高考整体方案变革进行分析,对高中学生学习“曲线运动”内容后的学习效果进行了分析,在此基础上确定出该部分内容的核心知识及难点知识,分析了学生学习过程中存在学习困难的原因,并尝试提出了解决问题的策略。

关键词曲线运动；高考；探究；分析

结合中学物理课程改革和高考的实际考查情况，以及物理新课程标准对物理教学提出新的要求。本文将对高考方案变革进行分析,对高三和高一学生学习“曲线运动”内容后的学习效果进行了分析,在此基础上确定出该部分内容的核心知识及难点知识,探索了学习者学习过程中存在学习困难的原因,并尝试提出了解决问题的策略，最后对11年新高考方案下学生如何复习适应新高考进行思考及展望，希望能为教师的课堂教学提供一定的参考和借鉴。

一、研究背景

曲线运动的是普通高中课程标准实验教科书人教版物理必修2第五章的内容。其基本思路是：如果物体不受力，它将做匀速直线运动圆周运动不是直线运动，沿圆周运动的物体一定受力匀速圆周运动的物体，受的力是什么方向考虑实例。然后根据牛顿第二定律和向心加速度的表达式得到向心力的表达式，定义向心力的概念，讨论向心力的性质和特点。

二、曲线运动在课本中的位置以及课程标准要求

本章节的主要研究方法是力的合成与分解。在第一、二章中，学生学习了运动的描述和匀变速直线运动的规律，对运动的知识有了一定的了解；在第三、四章中，学生学习了关于力的基本知识和牛顿运动定律，对动力学的知识也有了一定的了解。本节内容所学之前学生已经初步认识了匀速圆周运动,会用线速度、角速度、周期、频率描述匀速圆周运动的快慢及其计算式，从教材的编排可以看出:“向心力、向心加速度”一节是本章承上启下的重要知识,学好这节内容,一方面可以深化前面所学的知识,另一方面又为后续学习万有引力定律的应用打好必要的基础。

三、高考对曲线运动的具体要求

结合新课标准、三维目标、课程基本理念以及高考物理学科命题的指导思想，可以知道高考对本模块的具体要求是：对匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度知识要知道其内容及含义，并能在有关问题中识别和直接使用，与课程标准中“了解”和“认识”相当。匀速圆周运动的向心力，离心现象知识要理解其确切含义及与其他知识的联系，能够进行叙述和解释，并能在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用，与课程标准中“理解”和“应用”相当。

四、对历年高考在本模块的命题分析

1.本模块在近四年高考中的位置

（1）主干知识，坚持考察，趋于稳定。（2）重点内容与知识、重要能力与方法历年反复考察。（3）逐年开始重视与生活实际的联系，加强审题能力和从实际情景中抽象出物理模型的能力考查，考查运用物理原理分析、解决实际问题的能力，注重物理综合能力的考察。（4）继续重视考查运用数学知识求解物理问题的能力，但数学运算量适度减小，难度明显降低，有利于考生发挥。

2.近四年本模块考察分值的变化

3.本模块在历年考试分值分布的特点

总体来说本知识点的考查分为两种，一种是行星的运动，每年都会考，分值在3—5分，另一种是与其它知识相结合一起进行能力与方法反复考查，一般与机械能守恒定律以及磁场相结合，难度逐年稳步提高，所占分数比例也逐年增加。越来越重视与生活实际的联系，加强审题能力和从实际情景中抽象出物理模型的能力考查，考查运用物理原理分析、解决实际问题的能力。

4.命题立意

（1）重视与生活实际的联系，加强审题能力和从实际情景中抽象出物理模型的能力考查，考查运用物理原理分析、解决实际问题的能力。

（2）考查学生对新情景材料的阅读理解能力、分析能力和建模能力。

（3）重视对作图、读图、识图和运用图像解决问题的能力的考查。

（4）继续重视考查运用数学知识求解物理问题的能力，但数学运算量适度减小，难度明显降低，有利于考生发挥。

5.在备考复习中要做到以下几点

（1）要注重基础知识、基本概念的教学和复习。

（2）加强实验能力的培养，突出知识的应用和技能的掌握。

（3）要注重培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。

（4）要加强学生物理过程分析能力的培养。

（5）在复习过程中，合理安排时间。

五、新课程高考复习的几点建议

（1）理解新课标,把握高考复习方向。在高三物理复习时要注意教材的这种变化.教师应有计划地组织好单元训练和适应性训练，使得学生全面、熟练掌握在高考中物理究竟考的是什么内容。

（2）立足基础,注重物理思想、物理方法和能力的培养。首先,让学生自己决定复习哪个选考模块,学生复习要重视课本内容，切忌轻教材重资料。有些学生重视课外，忽视了课堂，重视资料，忽视了课本。这是一种主次颠倒，本末倒置的做法。课本是基础，课堂是主战场，两者都不能忽视。

（3）注意课程内容的时代性,理论联系实际。新课程中设置的附加版块如“思考与讨论”“演示”“做—做”“说一说”“科学足迹”“科学漫步”“课题研究”等都要给予全面的重视和理解,这类内容是高考命题的重要取材点。

（4）适应新要求,重视物理思维方法和建模能力的培养。复习中，要以新课标为指导,更新教学观念，引导学生要突出思想方法,重视物理思维方法和建模能力的培养。

参考文献

[1]汪海林.高中物理“曲线运动”内容的比较及教学实践的研究[D].苏州大学,2008(3).

[2]廖柳清.对新课程高考物理试题命制内容的几点思考[J].三明市教育科学研究所,2009(4).

[3]阎金铎，郭玉英.中学物理新课程教学概论[M].北京师范大学出版社,2008

[4]陈峰.物理新课程实施的理论与实践[M].上海科学技术出版社出版,2005.

曲线运动篇2

因为平抛运动是指不考虑空气阻力的前提下，物体只受重力作用且在水平方向有一定的初速度的运动。虽然它是一种曲线运动，但它在运动过程中始终只受一个恒力作用，加速度大小和方向都不变，而加速度不变的运动叫做匀变速运动，因而平抛运动是匀变速运动，只是它的轨迹是曲线，所以平抛运动是匀变速曲线运动。

（来源：文章屋网http://www.wzu.com）

曲线运动篇3

关键词：分析曲线运动变速运动

中图分类号：G40文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)06(c)-0198-01

1引入课题

师：学习新课内容之前,让老师来检验一下同学们的预习成果如何,请同学们拿起手中的答题机,将学案上1～4题的答案发送上来。(等待学生传送答案)

师：请看屏幕,让我们一起来看看同学们的正答率。从同学们发送的答案中看出第3、4题的正答率偏低,今天就让我们带着这些问题一起来学习新课的内容。

2教学过程

师：这是体育课上常见的毽球,请同学们观察毽球在落地过程中的轨迹特点？

问：同学们一起回答毽球的轨迹有什么特点？

生：轨迹是曲线。

师：这就是曲线运动。曲线运动的定义是：物体运动的轨迹是曲线的运动称为曲线运动。今天这节课我们就一起来学习曲线运动。

生：研究直线运动时我们主要研究了位移、速度、加速度这三个量。

问：很好,与直线运动相似研究曲线运动也要研究位移、速度和加速度,这三个物理量哪个研究起来相对更简单呢？(板书)

生：位移。

师：好,今天我们要学习的第一部分的内容就是曲线运动的位移。(板书)

师：直线运动同学们一定很熟悉,直线运动中我们是如何描述物体的位移的呢？

生：位移是由初位置指向末位置的有向线段,用数轴就可以描述。

师：很好,请坐。如果物体的运动像毽球一样是平面内的曲线运动,又该怎样描述物体的位置和位移呢？

生：可以采用二维平面直角坐标系。

师：非常好！描述曲线运动的位移选用平面直角坐标系。

描述物置的变化可以用位移来描述,位置变化的快慢用速度来描述,本节课的第二部分我们一起来探究曲线运动的速度。展示图片,猜想速度的方向？

生：感觉是火星沿着砂轮的切线方向飞出去的,链球也是沿切线方向飞出去的,所以我觉得曲线运动物体的某一时刻的速度方向是沿切线方向运动。

师：同学们的猜想是否正确呢？下面让我们用实验验证同学们的结论。

师：老师为同学们准备了探究实验。实验是利用稳定旋转的陀螺,在其边缘处滴上墨水,观察墨水被甩出时在白纸上留下的点迹,分析陀螺边缘上的做曲线运动点的速度的方向。请同学们对照学案完成探究实验。并在学案上总结归纳出你的实验结论。

(学生实验过程现场进行视频采集并投影到大屏幕上)

师：请同学们停止实验。

师：同学们通过自己的探究实验得到了实验的结论,你们的实验结论和猜想一致吗？下面我们请几名同学代表各自的小组到前面来展示一下实验成果。哪位同学愿意展示？

生：先请同学们看一下我们小组的实验轨迹,从轨迹上可以看出墨迹是沿着陀螺的边缘飞出的,就是切线方向。

生：我们小组的结论也是做曲线运动的物体在某点的速度方向就是该点的切线方向。

师：(教师总结)根据探究实验得出结论,做曲线运动的物体,质点在某一点速度的方向跟曲线相切,即该点的切线方向。

(板书)师：物理学中的切线概念与数学中的切线有什么不同呢？结合平均速度和瞬时速度的概念,请同学们思考怎样更好地理解切线在物理学中的意义呢？请同学们以小组为单位展开讨论。(学生小组讨论)

师：请同学们停止讨论。

师：先回答初中数学是怎样定义切线的？

生：过圆上的某点与半径垂直的那条直线,就是该点的切线。

师：这是同学们以前学习的切线的概念。那如何来理解曲线运动的速度方向中切线的意义呢？(白板课件展示)

师：结和平均速度和瞬时速度的概念来理解切线概念,哪位同学想好了？

生：(学生白板笔书写)连接AB两点,直线AB即成为割线,

师：老师来总结一下,根据瞬时速度的概念当t趋近于0时的平均速度是瞬时速度,而此时割线AB也是趋近于0的,那么此时的速度就是曲线上该点的瞬时速度,方向就是该点的切线方向。并且物理中的切线是有方向的,与物体实际的运动方向有关,即是一条射线。(板书)

生：(学生白板笔画图)曲线运动的速度方向就是轨迹的切线的方向,所以先看哪些位置的切线方向是竖直方向的,再根据物体的实际运动方向确定切线的方向,过切点画出速度方向。

师：通过上面的分析我们知道物体的速度方向是时刻变化的,所以曲线运动是一种变速运动。(板书)

师：根据牛顿第二定律可知,力是改变物体运动状态的原因,既然曲线运动是一种变速运动,物体需要满足什么条件才可以做曲线运动呢？这就是我们下面要探究的问题。

(板书)

师：第三部分内容物体做曲线运动的条件。

师：为了让同学们更直观地接受新知识,老师也为同学们准备了动手实验。通过小钢球在磁铁的吸引下的运动情况,得出物体做曲线运动的条件。请同学们对照学案上的实验步骤完成实验,比比看哪个小组做的又快现象又明显！请同学们开始实验。

(学生实验过程现场进行视频采集并投影到大屏幕上)

生：把磁铁放到小钢球的正前方时小球的轨迹是直线,把磁铁放到小钢球的侧面时小钢球的运动轨迹就是曲线。

师：你们小组的实验结论是什么呢？

生：当物体的速度方向同合外力的方向有夹角时物体做曲线运动。

问：其他小组的同学你们的实验结论是什么呢？

生：我们小组的实验结论是当物体的速度方向同合外力的方向不在一条直线上时物体做曲线运动。

师：很好！

生：物体受到的是恒力的作用,所以物体的初速度为零时做匀加速直线运动,如果物体的初速度不为零但与合外力在同方向也是匀加速直线运动,如果物体的初速度不为零但与合外力不在一条直线上时物体做匀变速曲线运动。(学生齐声回答)

师：非常好。为了更好地理解合外力与物体的运动轨迹之间的关系我们再来做一题。

师：同学们们让我们一起来分析,那位同学愿意帮助老师分析啊？

生：我做了一个实验,(手中有一个纸球,水平抛出纸球)。根据纸球的运动轨迹画出轨迹。(但轨迹的末态速度方向为竖直)

师：(白板课件)根据矢量三角形,可以得到物体经过一段时间后的速度,如此这样继续下去,在足够长的时间里发现物体的速度的方向越来越向下偏,但是无论时间有多么长从图形中可以分析,速度的方向是不可能和合外力的方向平行的。

师：为了方便同学们的记忆,我们这样记录“无力不拐弯,有力必拐弯。曲线运动的轨迹夹在合外力与速度方向之间,而且向趋近于合外力的方向弯曲,即合外力指向轨迹的凹侧。”

师：根据同学们的正答率,对轨迹、合外力和速度方向的知识点的掌握还是比较到位的。下面我们选出一名同学到前面来分析一下第五题。

(白板课件)

教师点拨：我们在分析物体做曲线运动的速度、加速度、位移、以及物体的轨迹的时候,要注意速度的方向是时刻变化的,而轨迹是始终夹在速度和合外力之间的,并且只能无限的趋近于合外力。

师：请同学们看屏幕,本课小结。(课件展示)

曲线运动篇4

关键词：养路车辆；临界速度；平稳性；曲线通过性能

中图分类号：U273文献标识码：A

大型养路机械在我国铁路的推广使用，为铁路提速扩能、保证运输安全发挥了重要作用。这对养路车辆动力学性能提出了更高的要求，因而有必要对其动力学性能进行评价。

1某养路车辆的动力学模型

某养路车辆转向架为焊接H型构架，导框式轴箱定位，一系悬挂包括轴箱、双卷螺旋弹簧、斜锲减振器、油压减振器等，车体由常接触弹性旁承和球面心盘共同承载，坐落在构架上，再通过一系悬挂作用在轴箱和轮对上。其最高运行速度为100km/h，构造速度为120km/h。

利用SIMPACK建立某养路车辆动力学仿真模型。用数值积分方法求解，充分考虑轮轨接触几何和蠕滑关系的非线性、轮对自由横动量和轴箱横向止挡的非线性、一系减振器卸荷特性的非线性。

2动力学性能计算分析

车辆运行稳定性和曲线通过性能往往相互矛盾，二者要同时兼顾，才能保证车辆具有良好的动力学性能。利用SIMPACK进行动力学性能分析，主要对养路车辆非线性临界速度、直线运行平稳性和曲线通过性能等进行计算。

2.1养路车辆非线性临界速度

在SIMPACK中，首先让车辆在一段有激扰的直线上运行，然后在一段光滑的线路上继续运行，观察各轮对横向位移的收敛情况来判断是否失稳。利用上述方法得出一位轮对横向位移时间曲线，如图1所示。当v=185km/h时，轮对横向位移很快趋向于零，因而该养路车辆的非线性临界速度为185km/h，能够满足100km/h安全运行的要求。

2.2养路车辆直线运行平稳性

直线运行平稳性，是反映车辆总体综合动力学性能的重要指标，采用最大振动加速度和平稳性指标进行评定，并按照GB/T17426-1998《铁道特种车辆和轨行机械动力学性能评定及试验方法》规定进行评价。

利用变参数法分析养路车辆以40-140km/h的速度在直线上运行时的动力学性能。采用秦沈线实测轨道谱激扰，考虑水平、垂向和横向不平顺。

由图2、3可知：该养路车辆的横向、垂向平稳性指标都随着速度的增加而增大。且各平稳性指标在120km/h（构造速度）速度范围内均小于标准值3.0，达到GB/T17426-1998的优级标准；在140km/h速度范围内仍小于3.5，达到良好标准。说明该养路车辆具有良好的运行平稳性。

2.3养路车辆曲线通过性能分析

养路车辆曲线通过性能主要以脱轨系数、轮重减载率和轮轴横向力等安全性评价指标衡量。按照某厂家相关标准要求，结合实际情况，以60km/h速度通过现有R600半径曲线进行线路试验。固本文重点分析了养路车辆以不同速度通过R600曲线半径时的曲线通过性能。

2.3.1R600m曲线通过性能

计算养路车辆以40～90km/h的速度通过R600m曲线的各项动力学指标。曲线组成为：直线100m+缓和曲线120m+圆曲线300m+缓和曲线120m+直线100m，线路超高为120mm，轨道激励为秦沈轨道谱。

养路车辆的轮轴横向力、轮对摇头角、轮重减载率和脱轨系数随速度变化情况如图4、图5、图6、图7所示。

分析知：

（1）40≤V

（2）V>80km/h时，动力学指标随着速度的增大而增大，曲线通过性能逐渐降低；

（3）70≤V≤80km/h时，未被平衡的离心加速度接近于零，此时动力学指标最低，曲线通过性能达到最优；

（4）一位轮对是导向轮对，其各项动力学指标均大于其他三位轮对。

以不同速度通过R600m半径曲线时，养路车辆的轮轴横向力、脱轨系数、轮重减载率、轮对摇头角等均满足GB/T17426-1998相关要求，说明养路车辆在R600m半径曲线上，具有良好的曲线通过性能。

2.3.2其他曲线工况

为了更全面的了解该养路车辆的曲线通过性能，又分析了其他曲线工况，曲线采用秦沈轨道谱激扰，缓和曲线为120m，圆曲线为600m。由上节知一位轮对的动力学指标最为恶劣，因此以一位轮对为研究对象，计算结果见表1。可知，其他曲线工况下，各项动力学指标仍满足GB/T17426-1998相关要求，该养路车辆的曲线通过性能优良。

结语

经过以上仿真分析可以可知：

（1）某养路车辆的非线性临界速度为185km/h，远大于其构造速度120m/h，能满足最高运行速度100km/h的运行要求，并具有足够的安全裕量。

（2）在规定的运行速度范围内，横向和垂向平稳性指标随着速度的增加而增大，且都小于3.0，符合优秀等级要求，具有很好的直线运行平稳性。

（3）以不同速度通过R600曲线半径以及以单一速度通过不同半径曲线时，其各项动力学指标都在规定的限度值内，说明曲线通过性能良好。

参考文献

[1]王福天.车辆系统动力学[M].北京：中国铁道出版社，1994.

[2]赵增闯，陈清.2C_0半体悬高速机车平稳性及曲线通过性能分析[J].铁道机车与动车，2013（10）：40-46.

[3]何皋，陈清.悬挂参数对250km/h高速机车横向动力学的影响[J].电力机车与城轨车辆，2012（02）：25-29.

[4]严隽耄，付茂海.车辆工程[M].北京：中国铁道出版社，2009.

曲线运动篇5

关键词：竖曲线半径减载率旅客舒适度最小值

中图分类号：U21文献标识码：A

为了缓和变坡点坡度的急剧变化，使列车通过变坡点时，不脱轨、不脱钩和产生的附加加速度不超过允许值，相邻坡度差大于一定限度时，应在变坡点处设置圆曲线型竖曲线。

《铁路线路维修规则》（铁运[2006]146号）规定：允许速度不大于160km/h的线路，相邻坡段的坡度代数差大于3‰时，设置圆曲线型竖曲线，竖曲线半径≥5000m；允许速度大于160km/h的线路，相邻坡段的坡度代数差大于1‰时，设置圆曲线型竖曲线，竖曲线半径≥15000m。随着既有线提速改造，线路不同允许速度也各异，单以160km/h为界线，规定竖曲线半径最小值，显得有些粗糙。为细化《铁路线路维修规则》内容和科学合理地应用设计标准，本文通过计算，给出不同允许速度下，竖曲线半径建议最小值。

1影响竖曲线半径的因素分析

影响竖曲线半径的因素主要包含两个方面，一是列车运行的安全性要求，二是旅客乘坐列车的舒适度要求。

质量为的列车，以速度运行在半径为的竖曲线上，产生的竖向离心加速度为，相应的竖向离心（或向心）力为，计算公式如下：

式中—竖向加速度，；

—竖向离心（或向心）力，N；

—列车最高运行速度，km/h；

—竖曲线半径，m；

—车辆的质量，kg；

1.1满足列车安全性运行要求的最小竖曲线半径

根据纵断面坡度起伏情况不同，竖曲线分为凹、凸两种形式。当列车通过凸形竖曲线时，产生的离心力与列车自身重力方向相反，同时假定此时列车正进行制动，则离心力Fsh与列车制动力向上的分力的叠加，将形成最不利工况，此时列车的减载力最大。

由此产生的减载率为：

式中—车辆重力，，N；

—车辆减载力，N，

—重力加速度，9.81m/s；

—车辆钩舌距，m；

从运行安全考虑，列车运行在竖曲线上时产生的垂直方向的离心力时轴重减载率不应大于10%，即/≤0.10.

以CRH2型动车组为例，编组形式6动2拖，车钩中心线间距25.0m，最大轴重14t，设计制动力45KN/动车，运行速度为V（km/h），代入上式得

则不同运行速度下竖曲线半径最小值，计算结果见表1

表1满足列车运行安全条件的竖曲线半径最小值（m）

1.2满足旅客乘坐舒适度要求的最小竖曲线半径

列车通过变坡点时产生竖向离心加速度，竖曲线半径与设计速度及加速度的关系，国内外通常采用如下计算公式：

依据国外经验，当的值在0.3～1.0时，行车不致引起旅客的不舒适。法国高速铁路关于竖向离心加速度的标准值定为0.045g，特殊情况下，在坡底和坡顶可分别取0.06g和0.05g；德国的设计规范规定：标准竖曲线半径，最小竖曲线半径，慕尼黑联邦铁路科技局建议；前苏联竖向离心加速度取值为0.15。

考虑到列车运行中线路不平顺和悬挂系统作用的影响，竖曲线离心加速度可能与随机振动正向叠加。因此，竖向离心加速度的取值不宜大于0.4。《铁路线路设计规范》规定：客车设计最高行车速度为140km/h时，的值为0.2～0.4；对于140km/h以上的线路，一般取值为0.2～0.35；对于160km/h、200km/h的线路，我国值分别采用0.15、0.2、0.3；对于提速250km/h铁路，根据铁科院的相关课题研究，取值分别采用0.15、0.2，相应的竖曲线半径计算值见表2。

表2根据旅客舒适度要求计算的竖曲线半径最小值（m）

2竖曲线半径计算结果分析

根据表1、表2计算值对比分析，得出如下观点：

（1）旅客舒适度要求的最小竖曲线半径值远远大于满足列车安全运行条件的数值；

（2）允许最高行车速度为140km/h及以下的线路，竖曲线半径取值3781m仍可以满足《铁路线路设计规范》的要求；

（3）允许最高行车速度为160km/h的线路，困难条件下=0.35，相应的竖曲线半径5644m；

（4）允许最高行车速度为200km/h的线路，困难条件下，=0.3，相应的竖曲线半径10288m；

（5）允许最高行车速度为250km/h的线路，困难条件下，=0.2，相应的竖曲线半径24112m；

3最小竖曲线半径建议值

根据上述计算并考虑技术标准与运营管理的要求，不同允许速度下，竖曲线半径建议最小值如表3。

表3最小竖曲线半径

竖曲线是影响线路舒适度水平和安全的重要因素，为提高旅客列车舒适度、保障行车安全，应尽量采用较大的竖曲线半径。

参考文献：.

[1]石万新,既有线提速改造线路纵断面主要技术研究,铁道标准设计,2009(5).

[2]白宝英,高速铁路线路纵断面设计标准及其应用研究,铁道标准设计,2010(7).

[3]柳世辉，客货共线运行铁路线路纵断面设计标准的制订,铁道标准设计,2005(10).

[4]边伟,线路纵断面设计中竖曲线设置的探讨,上海铁道科技,2003(3).

[5]GB50090—2006,铁路线路设计规范[s].

[6]铁运[2006]146号,《铁路线路修理规则》

曲线运动篇6

关键词：曲线；运动；速度方向；实验改进；电光花

中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1003-6148（2016）4-0062-2

《物理（必修2）》第一章《曲线运动》中的几个演示实验，教学中发现效果并不太好。因此，重新设计，反复试验，改进了实验，介绍如下。

1曲线运动速度方向演示

1.1对课本原有演示实验的分析

按课本中的方法，用砂轮机打磨铁件，产生的大量火星铁屑沿切线方向飞出，表示砂轮圆周上铁件触点的速度方向。但该实验存在不足：①设备笨重，不便携带；②噪音大，影响周围班级上课；③存在安全隐患等。

1.2某些改进实验的介绍

1.若通过转动雨伞上的水滴飞溅出来演示曲线运动的速度方向，则在教室中不便演示。

2.若采用转盘上滴加墨水待其飞溅到背景白纸上留下痕迹来记录曲线上某点的速度方向的实验方法也有明显的缺点。

1.3实验改进

针对原有实验的不足，笔者通过陀螺烟花的启示，设计了如下“曲线运动速度方向演示器”，现将制作叙述如下。

1.制作材料

（1）导线、开关、电池盒、电池（5号电池1～2节）。

（2）小型电动机（废旧的玩具中获取）如图1所示。

（3）旋转盘、电光花（一种儿童玩的烟花），如图2所示。

（4）木底支架、黑色背景圆盘。

2.制作方法

（1）支架的主要结构包括：底座、立杆、黑色背景盘。

（2）在支架底部安装电池和开关。

（3）在支架上端安装一小型电动机，并在电动机上焊接一个圆盘，在转盘上打一个小孔（固定电光花）。

（4）用导线连接电池盒、开关、电动机形成闭合电路。

3.使用方法及效果展示

（1）把电光花的柄端插入转盘上的小孔并固定，并使电光花与转盘处于同一平面内。

（2）先闭合开关，验证一下电动机能否正常工作。

（3）把电光花点燃，立刻闭合开关，电动机开始工作，电光花随转盘一起做匀速圆周运动，我们就可以观察到电光花发出的火花沿着圆周运动的切线方向射出。火花射出的方向就是物体做圆周运动的速度方向。（图2）。

4.实验特点

（1）结构简单，取材便利，变废为宝。

（2）实验直观，简捷，效果明显，便于教学。

（3）使用方便，结构美观。从而激发学生在以后的实验教学中动手和动脑的能力，培养学生的小制作、小发明的兴趣和情操。

2“物体做曲线运动的条件”实验的改进

2.1对原实验的分析

1.在物理教材《物理（必修2）》第一章《曲线运动》第6页的演示实验中（图5.1-11），原理是通过小铁球以某一速度沿直线通过侧边的磁铁形成垂直于运动方向的磁场中时，由于被磁化而受到磁铁的侧向吸引力引起运动方向改变，使学生获得物体做曲线运动的条件是：物体所受合外力的方向与其速度方向不在同一直线上。

2.但在进行演示实验时，由于小铁球本身是没有磁性的，若要使其被磁化而产生吸引作用，就必须将磁铁与小铁球靠得很近，而一但靠近了就会被吸着不走了；要不然就是磁铁放置距离与小铁球过远，小铁球还没有被磁化就沿直线直冲过去了。所以，磁铁与小铁球的距离很难把握，难以达到预期的实验效果又耽误了时间。

2.2对实验的改进

针对原有实验的不足，考虑到如果将侧向引力改为斥力就不会出现被吸着不动的现象。于是，把小铁球改为有固定磁极的小环形磁铁，现将制作叙述如下。

1.制作材料

（1）小环形磁铁（从小型废旧收音机或录音机的喇叭上获得）如图3所示。

（2）条形磁铁。

（3）带斜槽的演示木板。

2.制作方法

（1）小环形磁铁的边缘用胶布缠两圈，中间用泡沫填满，再粘上纸，标上N极，另一面标上S极。

（2）用一长和宽为60cm的木板，在木板中间的边缘上用据子据开两个口，把斜槽镶到木板上并固定好。

3.实验方法

（1）在木板上放一张白纸，在白纸的4个角用图钉钉上，并在斜槽口中间的白纸上画一条直线，以表示磁环在不受力时的运动方向。

（2）把小环形磁铁从斜槽上某一高度处自由滚下，小环形磁铁会沿白纸上的直线方向滚动。

（3）如图4所示，把条形磁铁磁极端放在距离直线5cm、斜槽8cm左右的位置，从同样的高度再让小环形磁铁从斜槽上自由滚下，磁铁与运动小磁环之间就会产生相互的排斥力，做曲线运动。

4.优点及注意事项

（1）优点：此实验简单易作，取材也很方便，但实验效果却很明显。

（2）注意事项：小环形磁铁的边缘用胶布缠两圈，可增强磁环与木板间的弹性。同时，也增大磁环与木板间的静摩擦，以增强磁环的运动效果，在中间用泡沫填满，可防止小环形磁铁在做实验时滚落在地上损坏。

（3）实验时要注意将同极磁极相对着放置。

（4）实验前先把小环形磁铁从斜槽上滚下来看是否是直线运动，调整好高度，再放强磁铁。

参考文献：