對平拋運動演示裝置的再設計

王 博

1設計思路

高中物理在講述平拋運動的特點和規律以及研究平拋物體的運動實驗時，原有的實驗儀器可視性差，不易操作，誤差較大，說服力不強，學生不易接受。改進的實驗裝置如圖1所示。

2裝置結構簡介

(1)電磁鐵1和電磁鐵11并聯，由總開關來控制；電磁鐵5是用開關3來控制，開關3是由一動一靜的彈簧片組成，上面的彈簧片質軟且彈性較好，兩彈簧片通常是不接觸的，兩彈簧片分別與導線相連，當小球從其上面通過時彈簧片在重力作用下相互接觸接通電路。造成電磁鐵5瞬間失去磁性，小球4便會自由下落。

(2)可移動導軌17包括水平部分和傾斜部分，水平和傾斜兩部分的連接處是弧形，傾斜部分與導軌7的傾斜程度是相同的，可移動導軌17可以上下移動并用固定螺絲13固定，指針18固定在導軌的旁邊，指針的高度等于小球的半徑，用來指示小球在導軌上運動時的豎直高度。

(3)電磁鐵1和電磁鐵11并聯，而且固定在導軌的同一高度上。

(4)小球4被電磁鐵5吸住時，小球4與小球2放在導軌7的水平末端時球心等高。

3裝置電路圖

見圖2。

4工作原理(演示方法)

4.1驗證平拋運動是水平方向的勻速直線運動和豎直方向上的自由落體的臺運動

將裝置調試好后，閉合總開關和開關2，讓電磁鐵1和電磁鐵5下端分別吸住小球2和小球4，然后斷開開關2，小球2因電磁鐵失去磁性而下滑，當小球2滑到軌道7的水平末端時觸及開關K1，使開關K1閉合，造成電磁鐵5的因暫時短路而失去磁性，使小球4在小球2離開軌道水平末端的同時自由下落，兩個小球同時落到導軌17上，改變導軌17的高度重復上面的步驟。……