對平拋和碰撞實驗儀器改進

【摘要】本文從中學物理探究性實驗的學生分組實驗教學出發，具體分析平拋和碰撞實驗儀器的不足和改進，提高學生的實驗效果，培養學生的創新精神和創新能力。

【關鍵詞】平拋 碰撞 不足 改進

【中圖分類號】G633.7【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2012）10-0171-01

物理學是一門以實驗為基礎的科學，中學物理實驗教學的目的：一是通過探究性實驗建立學生對將要在課堂講授內容的感性認識，讓學生加深對學習內容的理解和記憶，以提高教學效果。二是開發學生智力，訓練學生的實驗技能，提高動手能力，培養學生獨立分析、解決問題的能力與創新的初步能力。在隨新課改的實驗教學的不斷深入，我們體會到探究性實驗在物理學科的作用，這就要求學生要能在實驗中獲取新知識的過程和方法，培養學生的科學態度和科學作風，靈活應用所學知識，把知識點具體應用在實驗中，從而獲取將要學習的內容。在做實驗過程中由于儀器所造成實驗的誤差對實驗效果起到關鍵性作用，是一個實驗成功的前提，我對高中階段做平拋物體的初速度和探究彈性碰撞中動量守恒定律儀器改進的一些想法。

原來做平拋物體的初速度和探究彈性碰撞中動量守恒定律所用的儀器是J2135儀器，J2135儀器是固定在桌子邊緣木板上，實驗時使小球由斜槽的某一固定位置自由滑下，用圖釘把白紙釘在豎直木板上，木板左角用C性夾固定斜槽，使斜槽末端保持水平，在木板上用手按住“卡板”，使沿斜槽滾下的小鋼球正好穿過卡板，用鉛筆在卡板處標記，用同樣方法，在白紙上記下小鋼球平拋的一系列點位置，把所有點進行描跡就可以得到平拋物體運行軌跡。這套儀器操作起來不方便，容易造成很大誤差，而且小鋼球容易損失。而采用J2174實驗器，把軌道，重錘，接球槽，電磁鐵，支球柱和演示板合為一體，這樣減少小球丟失。同時，由高到低位置順序接球，就可以在白紙上看到一系列的點，把所有點進行描跡就可以得到平拋物體運行軌跡。

一、這套儀器存在的不足之處是

第一，調整支腳螺絲使面板垂直，并且軌道水平，小球可以靜在水平段上。由于支腳螺絲的螺冒在下面調節，不便于學生調節螺絲，每次調節把儀器翻倒進行調節，這樣調節不能使面板垂直，并且難以調節。

第二，讓電磁鐵將鋼球吸在軌道上，打開開關，釋放鋼球，鋼球落在接球槽上，通過復寫紙在白紙上留下撞擊的點。由于接球槽太寬，小球在接球槽上留下撞擊的點，有時有，有時無。

第三，原來電磁鐵用低壓交流電源6-7伏，由于長時間吸鋼球，它會造成電磁鐵發熱，甚至燒壞電磁鐵。

第四，將白紙和復寫紙疊放在一起，用夾子固定在面板上。在這固定過程中一定注意白紙和復寫紙的平整。如果不平整會造成小球飛出接球槽的現象（由于阻擋小球的運行軌跡）。造成小球改變運行的方向。

二、改進方法

1.對第一個問題進行改進的方法是：找一些腳長的螺絲，使螺絲眼擴大，螺絲就可以在上面進行水平和面板垂直調節，使用起來方便。讓電磁鐵將鋼球吸在軌道上，打開開關，釋放鋼球，鋼球落在接球槽上，通過復寫紙在白紙上留下撞擊的點。

2.對第二個問題進行改進的方法是：為解決這一問題，原來所采用把小球換成大一些的球，效果比較明顯。但是這種鋼球是單擺組中的一個，如果有失落，就會造成單擺組報廢，這是不可能的。同時，為解決小球從接球槽彈出，我就在接球槽內粘貼上海綿，讓它緩沖小球的碰撞，并且留下的點明顯，而且小球留在接球槽內。通過這種方法改進后，小球所碰撞留下的點明顯，失落小球減少。

3.對第三個問題進行改進的方法是：現在改用直流電源2伏，長時間吸鋼球，電磁鐵發熱減少。

4.對第四個問題進行改進的方法是：在做實驗時一定要把白紙和復寫紙平整，不能讓它們有任何地方翹起。同時，把白紙按實驗儀器示教板的大小進行疊起來，讓紙的邊緣與示教板上框線的邊緣線對齊，并把小球離開軌道的水平末端的這點標出，作為x，y坐標的原點，用現有儀器上的夾子夾白紙和復寫紙會夾不牢，經常造成白紙和復寫紙滑動離開原來的位置，造成實驗打出的點誤差增大。就把現在所使用的鐵絲夾子，改成日常生活使用夾子，這會使紙表面更加平整，容易操作，打出的點更加明顯。

三、改進后實驗效果

通過以上改進，使用這套儀器做平拋物體的運動時，將接球槽逐次下降，同時，反復從同一高度釋放鋼球，便可以在白紙上得到一系列更加清楚的點。用光滑曲線連接各點，即得到綱球作平拋運動的軌跡。在曲線上任找一點，求出平拋物體的初速度。同樣，用碰撞實驗器做探究動量守恒定律，將白紙和復寫紙疊放在一起，用夾子固定在面板上，先讓鋼球從同一高度釋放下來，單獨做平拋運動，落點打在白紙上，重復多次，落點的中心是鋼球落點的平均位置，把玻璃球放在水平軌道末端的支柱，該點是O1，鋼球從同一高度釋放，碰撞后，鋼球落點是M，玻璃球落點是N，測量距離OP， OM， ON， O1N。

M鋼球=21.5g M玻璃球=5.36g d=0.016m

從上面可以得到：M鋼球OP=M鋼球OM+M玻璃球O1N動量守恒定律成立。

綜上所述，我們可以看出，經過改進的儀器，把原有儀器缺點去了，充分發揮儀器的優點，使實驗效果更加明顯，物理實驗儀器的改進目的主要在給學生學習物理創造一個良好的環境，使學生能夠減小誤差和方便操作，從而主動地獲取物理知識和發展能力，促進學生科學品質和世界觀的形成。同時，通過學生實驗，使學生掌握實驗的基礎知識和基本方法，培養他們的實驗技能和能力，在實驗中逐漸培養學生的創新精神和創新能力。

參考文獻：

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