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精品文档-下载后可编辑构思虽巧改进更好新课标人教版高中《物理》必修2对于“向心力”的教学采用了这样的教学设计：先利用所学的矢量运算法和极限法，从理论上推导匀速圆周运动的向心加速度的表达式，再由牛顿第二定律F=ma得出匀速圆周运动的向心力的表达式，然后再用实验的方法进行验证。

在实验验证中，教材提供了这样的实验案例：“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式”。

细线下面悬挂一个钢球，细线上端固定在铁架台上。将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使钢球静止时正好位于圆心。用手带动钢球，设法使它沿纸上的某个圆周运动，随即手与钢球分离。

教材中设计这个实验，就是想从以下两个角度来得到圆周运动的向心力的：

（1）利用秒表（或手表）测小球运动的周期，由圆的半径就能求出小球运动的线速度，代入向心力的表达式，计算出向心力的大小。

（2）利用半径和线长，就能确定悬线与竖直方向的夹角，从而计算出小球的合力，这也就是小球运动的向心力。

比较由上述两种方法所得到的向心力的大小，进行验证。

对于教材中所介绍的这个实验，本人在实际教学过程中进行了多次尝试，均未成功。所以认为本实验方案“构思虽巧，操作不了”！

（1）小球的速度方向（抛出方向）是我们预设的某个圆的切线方向；

（2）小球的速度大小为此时小球所在圆轨道对应的线速度值。

以上两点要同时做到，也就是说速度的方向不能偏，速度的大小既不能大，也不能小，否则小球将不是做圆周运动，而做椭圆摆。而我们在实验时，是不太可能做到以上任一点的，更不要说是能够确保同时做到以上两点要求。

我猜想，编者可能也意识到了这一点，知道小球的抛出速度是一个定值，而这个值是实验者难以把握的，所以文中提到：“用手带动钢球，设法使它沿纸上的某个圆周运动，随即手与钢球分离。”这一说法。

我们不禁要问，我们应该用多大的速度去“带动钢球”？当手与钢球分离时，我们能控制这一速度值吗？事实上不能，所以，这个实验确难成功。

但是，我不得不承认这个实验设计和出发点是很好的，构思是十分巧妙的，所以，我想对这个实验做个小的改动，让这一方案得以实施。

我们在铁架台上水平固定一只稍长点的铁夹子，用铁夹子竖直夹住一只小直流电动机（可从废旧的录音机、玩具汽车上拆），让电动机的转轴竖直向下，而在电动机的轴上固定（焊接）一个“偏心”的小扣，用来系细线的上端，用一个可调电压的电源供电，或者在电路中串联一只可调电阻，来控制和改变电动机的转速，让电动机来带动小球的摆动，待到小球运动稳定时，再将预先画好的多个同心圆的白纸靠上去……本实验方案可操作了。

通过改变电动机的转速，小球会在细线与竖直方向成不同偏角时稳定地做圆锥摆，方便我们测量多组数据，做更多的探究。

通过这一改动，利用了电动机给圆锥摆提供了一个持续的驱动力，平衡了小球运动过程中的运动阻力，使得圆锥摆能持续稳定地摆动。这样，本实验不旦可以操作，而且还能提

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