演示“曲線運(yùn)動(dòng)條件”的實(shí)驗(yàn)方法

演示“曲線運(yùn)動(dòng)條件”的實(shí)驗(yàn)方法人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)《物理》（必修2）“曲線運(yùn)動(dòng)”一節(jié)中，有一個(gè)“曲線運(yùn)動(dòng)條件”的演示實(shí)驗(yàn)，教材中是用一個(gè)金屬小球和一根條形磁鐵來(lái)進(jìn)行的，通過(guò)條形磁鐵對(duì)滾動(dòng)的小球產(chǎn)生吸引力，使小球偏離原來(lái)直線運(yùn)動(dòng)的方向作曲線運(yùn)動(dòng)，從而得出物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件。此實(shí)驗(yàn)看似簡(jiǎn)單,但在具體實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，由于一些因素的影響，致使實(shí)驗(yàn)的演示效果還不是很理想，主要有：桌面（講臺(tái)）不平整，小球運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)自然偏向低處，這樣就使得小球在不受磁鐵的吸引力時(shí)，它的運(yùn)動(dòng)也不能確保是一條較好的直線；小球滾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方向和速度大小很難控制，致使磁鐵所放的位置很難找到一個(gè)合適的位置；③此實(shí)驗(yàn)由于是在實(shí)驗(yàn)桌（講臺(tái)）上操作的，坐在后面的絕大數(shù)學(xué)生是看不見(jiàn)，看不清的，這樣，就不能面向全體學(xué)生，實(shí)驗(yàn)的可見(jiàn)度不好，這也是此實(shí)驗(yàn)最大的不足之處。基于上述原因，筆者認(rèn)為可用以下三種實(shí)驗(yàn)方法之一來(lái)進(jìn)行演示，實(shí)驗(yàn)效果會(huì)更好，現(xiàn)介紹如下，供大家參考使用。方法一：將小球的運(yùn)動(dòng)改放在斜面上進(jìn)行演示為了提高實(shí)驗(yàn)的可見(jiàn)度，將原實(shí)驗(yàn)水平面上演示改放在斜面上來(lái)進(jìn)行，外力主要利用小球的重力沿斜面的分力。如圖1所示，將一塊大約60cmX60cm刨光平整的木板（或玻璃板）abcd與水平方向約成30°角左右放置，構(gòu)成一個(gè)斜面，在木板的左上角安裝一斜槽，使小球沿斜槽滾下后再進(jìn)入到斜面上運(yùn)動(dòng)，在斜面平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)斜槽，改變小球進(jìn)入到斜面上的速度方向，當(dāng)其速度方向與ad邊平行時(shí)，小球做直線運(yùn)動(dòng)，其軌跡如圖中①；當(dāng)其速度方向與ad邊不平行時(shí)，小球就方法二：利用玩具水槍演示利用玩具水槍也可以方便地演示此實(shí)驗(yàn)。如圖2所示，將玩具水槍朝著與水平方向成不同的角度發(fā)射，射出來(lái)的水流在空中形成的運(yùn)動(dòng)軌跡可以很清楚地顯示出來(lái)，只有當(dāng)發(fā)射的方向在豎直線上，軌跡才為直線，其余方向均為曲線，現(xiàn)象非常明顯。方法三：利用陰極射線管演示此實(shí)驗(yàn)不僅可以利用宏觀物體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，還可以利用微觀粒子如陰極射線管來(lái)演示。如圖3所示，陰極射線管射出的高速電子流，在沒(méi)有外力作用（重力可忽略）時(shí)，徑跡是一條直線，如圖中的亮線。當(dāng)在管外用一條形磁鐵的某一極（如S極）靠近時(shí)，如圖4所示，電子流受到洛侖茲力的作用，徑跡就發(fā)生了彎曲，做曲線運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)象非常明顯