巧用玻璃轉盤突破圓周運動

王 維

(亳州市第三中學　安徽 亳州　236800)

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巧用玻璃轉盤突破圓周運動

王 維

(亳州市第三中學安徽 亳州236800)

利用餐桌的玻璃轉盤突破圓周運動，解決學生在做題中遇到的疑難問題.

玻璃轉盤突破圓周運動

【題目】如圖1所示，水平轉盤上的A,B,C3處有3塊可視為質點的相同正立方體物塊，B，C處物塊的質量相等且為m，A處物塊的質量為2m，點A,B與軸O的距離相等且為r, 點C與軸O的距離為2r, 轉盤以某一角速度勻速轉動時，A,B,C3處的物塊都沒有發生滑動現象.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. 當轉速增大時，最先滑動起來的是C處物塊

D. 當轉速繼續增大時，最后滑動起來的是A處的物塊

圖1

1　實驗思路

圓周運動是高中物理的重點，離心運動是難點.物理的疑難問題往往不能通過教師的講解讓學生真正理解，必須借助實驗直觀展示，讓學生自己領悟.本實驗就是筆者在新課后的練習中發現問題，通過可行的實驗手段，引導學生自己完成實驗，并且得出答案的經典案例.

2　實驗器材

餐桌的玻璃轉盤,雙面膠,磁帶盒,干電池,膠水瓶,鉤碼,醫用膠布.

3　實驗過程

實驗1：把兩個一樣的膠水瓶放在離圓心不同距離的地方.開始慢慢轉動玻璃轉盤，兩個膠水瓶都沒有移動.逐漸加快轉動，離圓心遠的膠水瓶先向外移動,如圖2,3所示.

圖2

圖3

圖4

實驗2：把兩個一樣的磁帶盒放在離圓心不同距離的地方.開始慢慢轉動玻璃轉盤，兩個磁帶盒都沒有移動.逐漸加快轉動，離圓心遠的磁帶盒先向外移動且向外倒下,如圖4,5所示.(進一步理解離心運動)

圖5

實驗3：把兩個一樣的鉤碼放在離圓心相同距離的地方.開始慢慢轉動玻璃轉盤，兩個鉤碼都沒有移動.逐漸加快轉動，兩個鉤碼同時向外移動,如圖6,7所示.

圖6

圖7

實驗4：在其中一個鉤碼的底部粘貼一塊醫用膠布，然后把兩個鉤碼放在離圓心相同距離的地方.

圖8

開始慢慢轉動玻璃轉盤，兩個鉤碼都沒有移動.逐漸加快轉動，沒有粘貼醫用膠布的鉤碼率先向外移動,如圖8,9所示.

圖9

實驗5：把鉤碼、膠水瓶、泡沫塊放在離圓心相同距離的地方.開始慢慢轉動玻璃轉盤，3個物體都沒有移動.逐漸加快轉動，鉤碼率先向外移動，繼續加快轉動，膠水瓶也向外移動，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

玻璃轉盤上的物體隨轉盤正常轉動時，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.

動力學方程為

師：物體向外移動的原因是什么？

生：是因為轉動速度太大，需要的向心力就太大，靜摩擦力提供的向心力是有限的.

師：什么時候物體恰好能跟著轉盤轉動呢？

生：最大靜摩擦力等于所需要的向心力.

2016-04-01)