平抛运动演示实验

发布者：彭世玉     所属单位：彭泽县二中     发布时间：2016-02-22    浏览数：0

平抛运动演示实验

              彭世玉      九江市彭泽县第二中学332700 

关键字  平抛运动   曲线运动分解   自制平抛仪  

摘要 平抛运动是高中物理的一个重要知识点,做好演示实验对理解、掌握平抛运动规律十分重要,新课程标准教科书(必修2)的演示装置,仅能让学生看到平抛运动的轨迹,但它无法使学生容易理解平抛运动水平方向做匀速直线运动和竖直方向做自由落体运动,笔者经过反复研究和实验,在课本实验装置的基础上做了进一步的改进,设计制作了平抛演示仪,使学生容易理解平抛运动可以分解为水平方向做匀速直线运动和竖直方向做自由落体运动这一重要思想,而这恰恰是平抛运动的重点和难点，经过多次使用效果很好,现介绍如下,供参考。

1 平抛运动演示仪装置

演示仪如图1所示

图1

①J1、J2、J3电磁铁   ②A、B、C小铁球  ③LED灯3指示J1、J2通断电 ④ LED灯4指示J3通断电  ⑤ 1、2导轨弯曲程度相同的导轨 ⑥ 5不干胶打印的方格纸  ⑦ 6微触开关 ⑧J3电路与导轨1连接部分

2平抛运动演示仪的制作

(1)取一个0.5m*0.5m带底座的木板，在木板表面贴上不干胶纸，不干胶纸打印有3.0cm*3.0cm的方格；

(2)用1cm*1cm的方铝管轧制两根弯曲程度相同的导轨，导轨的倾斜长度相同，水平长度一长一短，小铁球在导轨表面滚动不会脱离轨道；

(3)将J1、J2并联在6V的直流电路中，手动开关能控制J1、J2的通断；

(4)微触开关用几根铜线扭合而成；

(5)J3的电路由微触开关控制，J3的电路导线接在导轨1下，只有微触开关接触导轨1时J3的电路才会接通；

(6)小球A滚到斜槽的末端时，能撞开微触开关使J3断电；

3平抛运动演示仪的原理

   三个电磁铁J1、J2、J3，通电时吸引铁球A、B、C，两个相同的圆弧轨道顶端分别固定电磁铁J1、J2，它们在通电情况下分别吸引A、B两个小球，开关控制J1、J2这两个电磁铁通电情况，当断开开关时，电磁铁J1、J2失去磁性，A、B两球同时开始运动。B圆弧轨道末端再连接光滑水平轨道，电磁铁J3的通断电由微触开关决定，当小球A运动到轨道末端时，撞开微触开关，电磁铁J3失去磁性，C小球开始运动。A球任意时刻与C在同一水平线，我们也就能充分说明A球竖直方向做自由落体运动。A球在任意时刻与B球都在同一竖直线上，我们也就能充分说明A球水平方向做匀速直线运动，但我们大家很难看清楚中间任意时刻小球运动的情况。用普通照相机拍下三个球运动的轨迹视频，用格式工厂把视频转化成可以用Virtualdub播放器分帧播放的视频。

4实验演示步骤

（1）接通电源，闭合手动开关和微触开关，将小球A、B、C分别吸引在电磁铁J1、J2、J3；

（2）断开J1、J2的手动开关，小球A、B开始运动，当小球A到达斜槽末端撞开微触开关时；

（3）用普通照相机拍摄A、B、C三小球运动的视频；

（4）将照相机的视频用格式化工厂转成avi格式，用Virtualdub播放器分帧播放的视频。

（5）可以看到任意时刻A球和B球在一条竖直线上和C球在一条水平线上；

（6）定量分析得出平抛运动水平方向做匀速直线运动和竖直方向做自由落体运动。

5实验时的注意点

    普通照相机的像素不是很高，小球的轨迹不是很很清楚，可以打开闪光灯；A球在水平轨道和C球被吸在J3上时球心在同一水平线上。

6实验装置的优点

    此装置所需操作方便、可视性强、实验现象明显、效果好，它不但可以直接观察到小球做平抛运动的轨迹，而且可以清楚看到平抛运动任意时刻水平方向可以分解为匀速直线运动和竖直方向做自由落体运动，还可以将此轨迹保留下来，做进一步的定量的研究。