平拋運動實驗器的改進

李金坡 崔潤森

(北京市通州區運河中學 北京 101100)

1 問題提出

高一物理學生分組實驗“研究平拋物體的運動”，教材中要求學生通過實驗要描出平拋物體運動的軌跡，并求出平拋物體的初速度．多數學校使用的是J2154平拋運動實驗器．利用這種儀器進行實驗，存在著實驗誤差較大，實驗操作較難等缺陷.現進行改進如下.

2 “改進型”平拋運動實驗器的構造(圖1)

(1)軌道：塑料(金屬)制成的斜面與水平面一體的滑道，可以使小球獲得平拋的初速度．

(2)豎直標尺：帶有長度刻度的鋁片，輔助測量小球的豎直位移．

(3)透明底板：300 mm×400 mm有機玻璃板，它是儀器的主體，同時也是描繪拋物線的畫線板．

(4)水平螺旋：金屬螺絲，用于調節儀器的水平．

(5)底座：金屬制成．

(6)水平儀：用于顯示儀器是否水平．

(7)接球槽：平時放置小球．里面加上海綿，實驗時可以減弱下落小球的沖擊力．

(8)標記球架(與軌道分居底板兩側)：安放標記球．

(9)標記球：用于記錄下落小球的位置．

(10)小球：運動物體

圖1 “改進型”平拋運動實驗器照片

實驗的其他輔助器材：水性彩筆，直尺等．

3 “改進型”平拋運動實驗器設計思想

中學物理實驗目的之一是培養學生的實驗操作能力和觀察能力，所以學生實驗儀器的設計并不是越“自動化”越好．要讓學生有操作的空間．平拋運動實驗器增加的“標記球架”就是為了方便學生實際操作．而且操作難度適中．另外，本實驗最好要2至3名同學合作實驗．利于培養學生的團隊精神和合作意識．

4 使用方法

(1)調拋出點水平：把實驗器放在水平桌面上，調節底座上螺絲，使水平儀的氣泡位于中央圓中，保證斜槽軌道在水平位置上．

(2)拋出點(坐標原點)的確定：用直尺在軌道末端向上畫一條直線段．用直尺靠近軌道的末端，小球入到軌道上．測出小球與直尺的接觸點到軌道底端的長度，如圖2所示．用這個長度在直線段上畫出拋出點(坐標原點)．

圖2 確定拋出點

(3)讓小球從斜槽軌道的固定位置釋放，在底板前做平拋運動，反復進行．調節各個標記球的位置，與小球通過此處時的位置重合．從而獲得了小球在拋物線上的若干個位置(點)．