摘 要：竖直平面内圆周运动中的轻绳模型问题比较抽象，学生不易掌握，尤其是小球恰好能在竖直平面内做圆周运动时的临界条件学生最不好弄懂，历来都是进行理论讲解，从未进行理论验证，此教具就是探究当小球运动到最高点时，轻绳恰好对小球无作用力的条件。
　　关键词：竖直平面内圆周运动;轻绳模型;教具;临界条件
　　轻绳模型，即轻绳一端系与转轴上，另一端系质量为m的小球，小球在竖直平面内做圆周运动。
　　一.自制教具
　　将木板按照事先设计的方案进行切割，用气钉枪将其组合成底座。
　　然后将事先做好的发射器安装在底座上，发射器上安装发射杆，拉出发射杆时，橡皮筋会将发射杆弹出而撞击小球，随后回弹筋将发射杆拉回，以免发射杆撞击到运动的小球。
　　将带沟的轴固定在底座上，然后将一端系有小球的细线悬挂于固定轴的沟里（沟的目的是既防止小球脱离固定轴也可绕固定轴旋转）。
　　在竖直平面内圆周轨迹的最高点和最低点安装光电门传感器，当小球运动到最高点和最低点时，光电门传感器采集到的数据直接传到计算机。根据在计算机上事先编辑好的公式，计算机自动计算出相关结论。
　　二.探究竖直平面内做圆周运动的小球的临界条件
　　1.探究小球恰能在竖直平面内做圆周运动的临界条件
　　（1）.原理：拉动拉杆，让小球在竖直平面内做圆周运动，由于阻力的存在，小球运动会逐渐变慢，最终当小球运动最后一圈后，小球再也不能做圆周运动了，所以小球能运动的最后一圈在误差允许的范围内即是小球运动到最高点是恰好不受作用力的那一圈，从而当小球在最后一圈通过最高点时传感器所采集的数据处理出的条件即是小球恰能做圆周运动的临界条件。
　　（2）.数据采集分析与处理：
　　显然：不论以多大的速度弹射出去，蓝色的线始终会逐渐靠近紅色的线。
　　经过探究可得到，在误差允许的范围之内，小球恰能做圆周运动的临界条件为                     ，这就使得我们能够对竖直平面内的圆周运动进行定量分析。
　　2.探究小球恰能运动到与圆心等高位置的临界条件。
　　（1）.原理：小球在最低点以多大的速度运动时，小球才能恰好运动到与圆心等高的位置，这个可以反过来探究，即用电磁铁将小球吸住静止在与圆心等高的位置，打开开关，小球开始运动，运动到最低点，继而安装在最低点的传感器采集到数据，将数据进行处理后就可得到小球恰能运动到与圆心等高位置的临界条件。
　　（2）.数据采集分析与处理：
　　显然，在装上电磁铁后，使得我们探究到小球恰能运动到与圆心等高位置的临界条件为                      。
　　在高中物理中，运用自制教具探究竖直平面内圆周运动的临界条件，非常有助于让学生深刻理解竖直平面内的圆周运动。
　　参考文献
　　[1]易志毅.竖直面内圆周运动基本模型与拓展应用[J].广西教育学院学报，2012（03）：165-169.
　　[2] 李润丰，吕晓玲，王青华，刘海燕.葡萄籽中原花色素提取和分离的初步研究[J].粮油加工与食品机械，2003（06）：67-69.