自制平拋運(yùn)動(dòng)軌跡演示儀

樂 菁

(紹興縣魯迅中學(xué) 312000)

平拋運(yùn)動(dòng)是高中物理學(xué)的一個(gè)重要知識點(diǎn)，做好演示實(shí)驗(yàn)對理解和掌握平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律是十分重要的.人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(必修2)第12頁參考案例2中的演示裝置，簡便易行，它能讓學(xué)生清晰地看到水流作平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡.但是它無法把此軌跡保存下來進(jìn)行進(jìn)一步的研究.筆者經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)、研究，并在它的基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步的改進(jìn)，設(shè)計(jì)制作了平拋運(yùn)動(dòng)軌跡演示儀，經(jīng)多次使用效果很好.現(xiàn)介紹如下，供參考.

1 平拋運(yùn)動(dòng)軌跡演示儀裝置

演示儀如圖1所示.

圖1

1.廣口瓶 2.直導(dǎo)管 3.直角導(dǎo)管 4.雙孔橡皮塞

5.鐵皮固定攀 6.止水夾 7.橡皮管 8.雙孔塑料瓶蓋

9.白色塑料屏 10.1 cm2的紅色油漆方格 11.斜拋運(yùn)動(dòng)

軌跡 12.平拋運(yùn)動(dòng)軌跡 13.膠水與白粉筆粘合的小點(diǎn)

14.重鍾 15.可調(diào)螺母 16.底座 17.尖嘴導(dǎo)管

2 平拋運(yùn)動(dòng)軌跡軌演示儀的制作

(1)取一橡膠塞(與廣口瓶口配套)，鉆出雙孔并分別插入直導(dǎo)管與直角導(dǎo)管.注意直角導(dǎo)管插入部分要長，接近瓶底；直角彎管插入部分要短，接近瓶口(圖1).

(2)在直角導(dǎo)管與尖嘴導(dǎo)管間接上橡皮管，在橡皮管上套上止水夾(橡皮管稍長，插入部分可有伸縮余地).

(3)取一塑料瓶蓋鉆出雙孔(與橡膠塞配套).

(4)在35 cm×50 cm的白色塑料屏上截出一個(gè)剛好能嵌進(jìn)廣口瓶的凹口(圖1)，把塑料瓶蓋用螺釘固定在凹處.

(5)在白塑料屏的相應(yīng)的位置安裝三個(gè)鐵皮固定攀(保證兩導(dǎo)管的水平與豎直)、重錘、底座和可調(diào)螺釘.

(6)在白塑料屏的相應(yīng)位置(以尖嘴導(dǎo)管出口為標(biāo)準(zhǔn))的右側(cè)用油漆畫上邊長為1 cm的紅色方格.

3 平拋運(yùn)動(dòng)軌跡演示儀的原理

由于直導(dǎo)管的存在，保證了瓶內(nèi)水面上的大氣壓始終不變，以促使尖嘴導(dǎo)管中的出水始終保持勻速直線運(yùn)動(dòng).同時(shí)由于白塑料屏上有白色的粉筆末，能把尖嘴中水做平拋運(yùn)動(dòng)的痕跡保存下來，以便于作定量研究.

4 實(shí)驗(yàn)演示步驟

(1)在塑料板上均勻噴上膠水，撒上白色粉筆末.

(2)把裝置放在水平桌面上，調(diào)節(jié)底座上的可調(diào)螺母，使重鍾線與塑料屏平行，以保證塑料屏在豎直平面內(nèi).

(3)在廣口瓶中裝滿紅色水(可用稀釋的紅墨水)，蓋上橡膠塞后打開止水夾，可先按書本上的要求演示，讓學(xué)生看到紅色水流做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡.

(4)接著把廣口瓶倒立在白色塑料屏上的塑料瓶蓋上，并用三個(gè)鐵皮固定攀固定.

(5)打開止水夾，水就從直角彎管口中平拋而出，沿途經(jīng)過的白粉筆末上就會留下紅色的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡.

(6)然后就可以對留下的紅色平拋運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行定性、定量的研究.

(7)如果要研究斜拋運(yùn)動(dòng)，可把尖嘴導(dǎo)管從橡皮管中撥出一部分，然后將尖嘴導(dǎo)管口斜向上，讓水做斜拋運(yùn)動(dòng)(圖1中曲線11).可得到斜拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，定性或定量的研究斜拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律.

(8)使用后關(guān)上止水夾，用濕的抹布擦去白色塑料屏上留下的紅色痕跡，以便下次正常使用.

5 實(shí)驗(yàn)時(shí)的注意點(diǎn)

廣口瓶倒放時(shí)要注意排出直導(dǎo)管中的空氣，這也是此實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵.否則水容易從直導(dǎo)管中流出，而不從直角導(dǎo)管中射出，影響實(shí)驗(yàn)效果.

6 實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)點(diǎn)

此裝置所需材料簡單、制作容易、操作方便、可視性強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，效果好.它不但可直接觀察到水流做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，定性的研究平拋運(yùn)動(dòng)，而且可以將此軌跡保留下來，做進(jìn)一步的定量的研究.它還可以研究斜拋運(yùn)動(dòng)，達(dá)到一舉兩得的目的.