王 維

(亳州市第三中學(xué)　安徽 亳州　236800)

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巧用玻璃轉(zhuǎn)盤突破圓周運(yùn)動(dòng)

王 維

(亳州市第三中學(xué)安徽 亳州236800)

利用餐桌的玻璃轉(zhuǎn)盤突破圓周運(yùn)動(dòng)，解決學(xué)生在做題中遇到的疑難問題.

玻璃轉(zhuǎn)盤突破圓周運(yùn)動(dòng)

【題目】如圖1所示，水平轉(zhuǎn)盤上的A,B,C3處有3塊可視為質(zhì)點(diǎn)的相同正立方體物塊，B，C處物塊的質(zhì)量相等且為m，A處物塊的質(zhì)量為2m，點(diǎn)A,B與軸O的距離相等且為r, 點(diǎn)C與軸O的距離為2r, 轉(zhuǎn)盤以某一角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A,B,C3處的物塊都沒有發(fā)生滑動(dòng)現(xiàn)象.下列說法中正確的是

A.C處物塊的向心加速度最大

B.A處物塊受到的靜摩擦力最小

C. 當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，最先滑動(dòng)起來的是C處物塊

D. 當(dāng)轉(zhuǎn)速繼續(xù)增大時(shí)，最后滑動(dòng)起來的是A處的物塊

圖1

1　實(shí)驗(yàn)思路

圓周運(yùn)動(dòng)是高中物理的重點(diǎn)，離心運(yùn)動(dòng)是難點(diǎn).物理的疑難問題往往不能通過教師的講解讓學(xué)生真正理解，必須借助實(shí)驗(yàn)直觀展示，讓學(xué)生自己領(lǐng)悟.本實(shí)驗(yàn)就是筆者在新課后的練習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題，通過可行的實(shí)驗(yàn)手段，引導(dǎo)學(xué)生自己完成實(shí)驗(yàn)，并且得出答案的經(jīng)典案例.

2　實(shí)驗(yàn)器材

餐桌的玻璃轉(zhuǎn)盤,雙面膠,磁帶盒,干電池,膠水瓶,鉤碼,醫(yī)用膠布.

3　實(shí)驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)1：把兩個(gè)一樣的膠水瓶放在離圓心不同距離的地方.開始慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃轉(zhuǎn)盤，兩個(gè)膠水瓶都沒有移動(dòng).逐漸加快轉(zhuǎn)動(dòng)，離圓心遠(yuǎn)的膠水瓶先向外移動(dòng),如圖2,3所示.

圖2

圖3

圖4

實(shí)驗(yàn)2：把兩個(gè)一樣的磁帶盒放在離圓心不同距離的地方.開始慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃轉(zhuǎn)盤，兩個(gè)磁帶盒都沒有移動(dòng).逐漸加快轉(zhuǎn)動(dòng)，離圓心遠(yuǎn)的磁帶盒先向外移動(dòng)且向外倒下,如圖4,5所示.(進(jìn)一步理解離心運(yùn)動(dòng))

圖5

實(shí)驗(yàn)3：把兩個(gè)一樣的鉤碼放在離圓心相同距離的地方.開始慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃轉(zhuǎn)盤，兩個(gè)鉤碼都沒有移動(dòng).逐漸加快轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)鉤碼同時(shí)向外移動(dòng),如圖6,7所示.

圖6

圖7

實(shí)驗(yàn)4：在其中一個(gè)鉤碼的底部粘貼一塊醫(yī)用膠布，然后把兩個(gè)鉤碼放在離圓心相同距離的地方.

圖8

開始慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃轉(zhuǎn)盤，兩個(gè)鉤碼都沒有移動(dòng).逐漸加快轉(zhuǎn)動(dòng)，沒有粘貼醫(yī)用膠布的鉤碼率先向外移動(dòng),如圖8,9所示.

圖9

實(shí)驗(yàn)5：把鉤碼、膠水瓶、泡沫塊放在離圓心相同距離的地方.開始慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃轉(zhuǎn)盤，3個(gè)物體都沒有移動(dòng).逐漸加快轉(zhuǎn)動(dòng)，鉤碼率先向外移動(dòng)，繼續(xù)加快轉(zhuǎn)動(dòng)，膠水瓶也向外移動(dòng)，泡沫塊還在原位置,如圖10～12所示.

圖10

圖11

圖12

4　理論分析

玻璃轉(zhuǎn)盤上的物體隨轉(zhuǎn)盤正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，受到的力有重力、支持力、靜摩擦力.其中向心力由沿半徑指向圓心的靜摩擦力提供.

動(dòng)力學(xué)方程為

師：物體向外移動(dòng)的原因是什么？

生：是因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)速度太大，需要的向心力就太大，靜摩擦力提供的向心力是有限的.

師：什么時(shí)候物體恰好能跟著轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)呢？

生：最大靜摩擦力等于所需要的向心力.

2016-04-01)