创新点和实效性分析
竖直平面内圆周运动作为让物理走向生活的桥梁，是高中物理的知识重点和高考热点。人教版高中物理必修第二册（2019年版）第六章第4节《生活中的圆周运动》中，以“汽车过拱形桥”为例，对在竖直平面内做圆周运动的物体进行了动力学分析和研究，随后在“复习与提高”B组的题目中，增加了相关的定量计算和临界速度的分析（包括杆模型和绳模型），对学生提出了更高的要求。
在日常课堂教学中，由于竖直平面内圆周运动物体的力和速度比较难测量，所以一般只做定性实验。本实验仪填补了这个空白。
1.创新性
目前关于圆周运动定量实验的探究仪器并不多见，对竖直平面内的圆周运动的研究基本停留在定性的理论推导上，很少有定量的实验探究，竖直平面内的实验探究仪器更是少见。
新版高中物理教材中，粤教版首次引入利用水平面内圆周运动探究向心力公式的定量实验（如图9）。当前市面在售的和大部分老师自制的圆周运动演示仪（如图10a、图10b）的主要特征是定性多、定量少，水平面多、竖直面少，部分运动多、完整运动少。竖直平面内完整圆周运动的定量实验是个真空地带，这正是我们的演示仪具有开创性价值的地方。
图9
图10a 定性探究
图10b 定量但只能做部分的圆周运动
本实验器材能在教材科学推理的基础上通过定量实验、基于事实证据引导学生经历科学探究的过程，帮助学生建立正确的物理观念，解决向心力来源和最高点临界速度的问题，突破学习中的难点，并落实核心素养的培养。
2.实效性
本演示仪能实现以下功能：
（1）定量探究或验证竖直平面内圆周运动任意位置的动力学关系。
（2）定量探究或验证对于竖直平面内圆周运动的杆模型，小球在最高点速度v＞
时，受到杆向下的拉力；小球在最高点速度v＜
时，受到杆向上的支持力。
（3）竖直、水平两用，有同步电机可强制轻杆做匀速圆周运动。
（4）水平放置时，可用于定量探究向心力的大小。
借助现代信息技术自制实验仪，把定量演示实验引入课堂，让学生通过“问题引领→理论推导、提出猜想→实验探究证实猜想→得出结论”的深度学习过程，能够更好地掌握竖直平面内圆周运动杆模型的知识要点，突破难点。同时，这样的课堂既有理性思考又有事实证据，极大地提升了学生的学习兴趣和参与度，也有助于培养学生的科学思维和科学探究能力。