利用DIS實驗裝置探究平拋運動軌跡及規律

裴 超 楊效華

(聊城大學物理科學與信息工程學院 山東 聊城 252000)

利用DIS實驗裝置探究平拋運動軌跡及規律

裴 超 楊效華*

(聊城大學物理科學與信息工程學院 山東 聊城 252000)

DIS實驗裝置在探究平拋運動軌跡及規律中，不僅克服了傳統實驗實時性、可視性不強的問題，減小了實驗誤差，而且DIS實驗具有操作簡單快捷等優勢，有利于培養學生物理核心素養.

DIS實驗裝置 平拋運動 軌跡及規律

1 傳統實驗分析

教材在第3節提出了探究平拋運動規律的實驗方案，“用小錘打擊彈性金屬片后，A球沿水平方向拋出，同時B球被松開，自由下落”[1]，讓學生通過“聽”來判斷兩球落地的先后順序.但是用人耳判斷有很大的主觀性，并且不容易確定.在第4節，教材給出了3種方法觀察和記錄平拋運動的軌跡.

第一種參考案例，雖然操作簡單且直觀，但是需要多次重復進行才可以畫出平拋運動軌跡，在確定點的過程中還存在很大的誤差.

第二種參考案例，實驗效果生動形象，可以激起學生的興趣和好奇心，但是對實驗條件的控制要求較高.

參考案例三，在實驗精度和實驗現象上有很大的優勢，但是學生的感受不夠直觀.

因此，筆者決定利用DIS實驗裝置探究平拋運動軌跡及規律.

2 DIS實驗裝置

2.1實驗裝置

如圖1所示，探究平拋運動的DIS實驗裝置由小球A,固定夾B,滑槽C,飛行計時器D,豎直標尺E,白紙與復寫紙F,電源線G,數據線H組成.

圖1 平拋運動DIS實驗裝置

2.2實驗步驟

(1)打開WCY專用軟件，將飛行計時器接入計算機.依次將白紙、復寫紙平鋪到底板上，并用專用固定裝置夾牢，將實驗器滑槽固定到立桿32 cm處.

(2)將小球置于滑槽頂端后釋放，系統在表格內自動記錄小球離開滑槽瞬間的初速度及飛行時間，并依此計算出水平位移,如圖2所示.

圖2 實驗數據及圖像

(3)改變釋放點位置，使滑槽分別置于立桿上的不同高度(依次為28,24,20,16,12 cm)釋放，可在表格內得到其他數據，如圖2所示.取下白紙(圖3)，用標尺讀出小球落在底板白紙上的水平飛行距離.比較所測量的數據及標準數據間的差異.

圖3 記錄了小球落點的白紙

2.3實驗結果及分析

將白紙取下，用標尺測得OA，OB，OC，OD，OE，OF的值分別為0.113 m，0.131 m，0.145 m，0.161 m，0.172 m，0.191 m.用測量的水平位移與計算的水平位移進行對比發現，兩者的懸殊微乎其微，所形成的平拋圖像基本重合.因此得出平拋運動的軌跡是一條拋物線.

3 實驗總結

DIS實驗將平拋運動的軌跡及規律的探究合二為一，實驗的直觀性和可視性較強.而傳統實驗可視性不強，學生無法直接觀察到平拋運動的軌跡，需要通過細致的作圖才能將其表現出來.作圖上便會存在很多誤差，并且重復進行實驗需要大量時間.

進行規律的探究需要學生分析處理數據，有利于物理學科核心素養的形成.

1 人民教育出版社課程教材研究所，物理課程教材研究開發中心. 物理·必修2. 北京：人民教育出版社，2008.7～12

2017-04-17)

裴超(1992- ),男，在讀碩士研究生.

指導教師:楊效華(1968- ),女，副教授，主要從事物理課程與教學論研究.