摘要:離心現(xiàn)象是高中物理課中重要的、有趣的，并且有很多實際應(yīng)用的內(nèi)容。
關(guān)鍵詞：離心機(jī);離心現(xiàn)象;教具制作
一、問題的提出
離心運(yùn)動的主要內(nèi)容為離心現(xiàn)象及其應(yīng)用，位于本章的最后一節(jié)，是在學(xué)生學(xué)習(xí)了向心力知識后編排的，是圓周運(yùn)動的應(yīng)用課。 讓學(xué)生認(rèn)識離心現(xiàn)象，從知識層面上:一是能鞏固學(xué)生對已有的向心力相關(guān)知識的理解，二是加強(qiáng)課本與日常生活的聯(lián)系． 在能力層面上:能培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識解決實際問題的能力;情感層面上:能讓學(xué)生體會物理對生活生產(chǎn)的促進(jìn)作用，養(yǎng)成分析問題的理性思維． 比較各版本教材，對離心現(xiàn)象的應(yīng)用實例主要有:洗衣機(jī)脫水筒、棉花糖機(jī)、離心沉淀機(jī)三種，筆者制作一款適用于用作教學(xué)演示的多功能離心機(jī)，能夠分別演示這三種應(yīng)用，使學(xué)生對“離心現(xiàn)象”的理解更為深刻。此外，筆者曾參加2015年華夏杯全國教學(xué)技能大賽,講解《離心現(xiàn)象及其應(yīng)用》一課，對此節(jié)課有更全面的理解，大賽中利用“多功能離心機(jī)”作為教具，獲得一等獎并參加最終的教學(xué)集中展示，經(jīng)實踐證明此教具能夠獲得很好的教學(xué)效果。
二、自制教具裝置描述
本教具主要由 A、兩塊用膨脹螺絲連接的木板B、轉(zhuǎn)動電機(jī)C、風(fēng)扇葉及隔熱片D、石英管加熱器E、鉆孔的易拉罐F、電機(jī)三相插頭及加熱管插頭G、一些螺絲、螺母、防震墊片、耐高溫導(dǎo)線組成。
(一)：離心機(jī)的支架
兩塊 32cm×25cm木板，四個角分別鉆一個孔，孔大小以膨脹螺絲大小為準(zhǔn)。上方木板中間挖成鏤空圓形，大小以風(fēng)扇大小為準(zhǔn)，以便電機(jī)和風(fēng)扇穿過。用膨脹螺絲連接兩塊木板，組成離心機(jī)的外部支架。另外，下方木板底部膨脹螺絲的頭部用哥倆好使其與防震墊片粘連。
(二)轉(zhuǎn)動裝置
采用單相罩極異步電機(jī)，具有小巧美觀，結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)簡單，起動轉(zhuǎn)矩較小，噪音低，振動小的優(yōu)勢。在轉(zhuǎn)動電機(jī)上安裝風(fēng)扇葉以及隔熱片，防止石英管加熱時電機(jī)過熱，同時當(dāng)離心機(jī)應(yīng)用為“棉花糖機(jī)”時，可以將糖絲向上吹。
(三)加熱裝置
制作棉花糖機(jī)時，采用石英加熱管，將其用絕緣膠帶粘在上方木板上，便于拆卸。石英加熱管的溫度能達(dá)到 1200℃，必須采用絕熱導(dǎo)線與三相插頭進(jìn)行連接。
(四)頂部裝置
裝置①:將易拉罐側(cè)面靠下方鉆兩或三排小孔，在下方距底部5cm處用電鋸割開成兩半，取易拉罐的下半部分。在上方每隔2cm剪開深約2cm豁口，向內(nèi)翻折，防止轉(zhuǎn)動時罐內(nèi)部物質(zhì)從頂部飛出。在易拉罐底部中心位置打孔，將螺絲插入。
裝置②:同樣在易拉罐下方距底部5cm處用電鋸割開成兩半，取下半部分，易拉罐底部兩側(cè)對稱鉆開兩個孔，大小以試管大小為準(zhǔn)，實驗時方便試管的插入。易拉罐底部中心位置打孔，將螺絲插入。
(五)裝置優(yōu)勢
1、小巧美觀，便攜帶
2、易于操作，元器件可視化，原理直觀，符合課程設(shè)定，方便拆卸講解
3、噪音小，穩(wěn)定，可觀賞性強(qiáng)
4、可拓展應(yīng)用，開拓學(xué)生思路
三、實驗演示及原理
(一)、脫水機(jī)的演示
頂部采用裝置①，把易拉罐底部螺絲與轉(zhuǎn)動電機(jī)連接，無須加熱裝置，還需要一個底部掏空的塑料盆，用小磁鋼使盆與木板連接，組成一個罩，防止水花飛濺。將一塊濕布放在易拉罐中，開啟轉(zhuǎn)動電機(jī)，水從小罐側(cè)面小孔飛出，可聽到水打到盆的“嘩嘩”聲。關(guān)閉電機(jī)后取出布，布相較之前的狀態(tài)變干，裝置達(dá)到脫水機(jī)的效果。這是由于布上的水在高速旋轉(zhuǎn)的小罐中產(chǎn)生離心現(xiàn)象，與布脫離，通過罐上的孔向外飛出，盆中會有很多被甩出的水。
(二)棉花糖機(jī)的演示
頂部采用裝置①，把易拉罐底部螺絲與轉(zhuǎn)動電機(jī)連接，需要加熱裝置，同樣需要放置底部掏空塑料盆。先在罐內(nèi)加入白砂糖，打開加熱管預(yù)熱兩分鐘預(yù)熱，使砂糖融化成糖漿。然后關(guān)閉加熱管，打開轉(zhuǎn)動電機(jī)，可看到棉花糖絲飛出，用木棒或塑料棒將棉花糖卷出。由于糖漿被加熱時香味四溢，學(xué)生躍躍欲試，開啟轉(zhuǎn)動電機(jī)后，糖漿在高速旋轉(zhuǎn)的小罐中做離心運(yùn)動，貼到小罐外壁，通過小罐外壁的細(xì)孔飛出，由于孔的直徑很小，糖漿飛出瞬間遇到冷空氣凝結(jié)成絲狀物體，此時，使木棒在盆內(nèi)環(huán)繞，便可得到一串松軟的棉花糖。本制作和其它制作棉花糖機(jī)方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改進(jìn)了以下問題：
1、改進(jìn)了偏心問題，防止產(chǎn)生劇烈搖晃;
2、改進(jìn)了出糖罐與中心軸不易連接的問題，可以保證出糖罐與轉(zhuǎn)機(jī)同時轉(zhuǎn)動；
3． 采用石英加熱管，溫度穩(wěn)定，改善由于使用酒精燈導(dǎo)致的加熱問題；
4． 防止由于使用酒精燈產(chǎn)生的危險性問題；
(三)離心分離機(jī)的演示
頂部采用裝置②，把易拉罐底部螺絲與轉(zhuǎn)動電機(jī)連接，無須加熱裝置。在兩孔內(nèi)對稱插入兩個裝有渾濁液的試管，在圖中黑點(diǎn)部分用熱熔膠將試管與易拉罐進(jìn)行固定。開啟轉(zhuǎn)動電機(jī)，2分鐘左右后關(guān)閉，取出試管，可以觀察到試管內(nèi)的溶液和沉淀明顯分層。這是由于離心現(xiàn)象，使溶液和沉淀能夠快速分離。
四、實驗注意事項
1． 易拉罐鉆孔采用1mm鉆頭，孔過大會使糖漿直接飛出，而不能凝固成絲狀。
2． 石英加熱管所
能加熱溫度為1200℃左右，故導(dǎo)線采用耐高溫導(dǎo)線連接，否則導(dǎo)線將被燒斷，將石英加熱管外側(cè)金屬殼接地，防止漏電。
3． 風(fēng)扇扇葉非必須添加。如若添加需在扇葉軸處加一層隔熱墊片，添加風(fēng)扇葉有利于棉花糖絲向上飛，但由于演示實驗時間較短，不添加影響較小。
4． 經(jīng)多次測驗，轉(zhuǎn)動電機(jī)速度為600-800rad/s，適宜棉花糖出絲并且裝置抖動較小。
5． 偏心問題。偏心會導(dǎo)致易拉罐轉(zhuǎn)動不穩(wěn)定，易拉罐底部需提前測量中心，畫出圓圈，盡量保證在圓心正中部位，避免偏心。
以上內(nèi)容僅供大家參考。
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