王春花 程敏熙

(华南师范大学物理与电信工程学院 广东 广州 510006)

要准确理解圆周运动,掌握线速度和角速度及它们之间的关系是关键.而圆周运动一节中“皮带传动”和“齿轮传动”两个模型的线速度、角速度及其比例关系的理解又是重难点.传统教学中,许多教师对待该部分只注重于理论讲解,甚至只要求学生记住结论.这容易使学生对圆周运动的理解模糊,对线速度、角速度的关系理解混乱.

基于此,并结合Tracker软件强大的追踪和数据处理功能,本文设计了一个可辅助教学的低成本、教师易操作、学生易理解的实验：用Tracker软件追踪“皮带传动”和“齿轮传动”两种模型下半径不同的各质点的运动轨迹,并通过软件同步显示质点的线速度、角速度,得到各质点线速度和角速度的定性和定量关系.有趣的实验,能激发学生学习的兴趣,也能辅助学生对内容的记忆和理解,有了准确的实验数据的支持,学生对结论也将更加信服,而不是带着疑惑的死记硬背.

1 实验原理

1.1 “皮带传动”和“齿轮传动”模型线速度和角速度的规律

1.1.1 线速度和角速度的大小关系

质点在相等时间内经过的弧长Δs相等,因此由

(1)

可得线速度v大小相等[1],即任意两质点满足

v1=v2

(2)

(3)

得半径r越大的质点角速度ω越小,且任意两质点角速度满足定量关系

(4)

1.1.2 线速度和角速度的方向关系

“皮带传动”和“齿轮传动”原理相似,角速度大小和线速度大小均满足上述关系.但二者又不完全相同,主要区别在……