對平拋運(yùn)動分解儀的再改進(jìn)

程建華

平拋實(shí)驗(yàn)是高中物理研究平拋運(yùn)動規(guī)律的一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)。目前所做的各種平拋實(shí)驗(yàn)存在一個(gè)共同的不足之處，如圖1所示：當(dāng)錘子打擊木板時(shí)，做自由落體的小球1與平拋的小球2是否同時(shí)落地是根據(jù)落地聲音來判斷的，然而落地聲往往較輕，或者受外界噪聲的干擾效果較差。我們針對這一缺點(diǎn)對儀器進(jìn)行了改進(jìn)，利用聲光現(xiàn)象使實(shí)驗(yàn)過程非常直觀、有趣。實(shí)驗(yàn)效果好?，F(xiàn)將該儀器操作過程及儀器構(gòu)造介紹如下：

如圖2所示。演示儀器由豎板、軌道、底坐、錘子等部件組成。底座上挖幾個(gè)小孔(根據(jù)需要可增減小孔)，每個(gè)孔處內(nèi)部都裝上小燈泡，接上電源，當(dāng)電鍵閉合時(shí)燈能發(fā)光。水平軌道如圖3所示。水平軌道做成內(nèi)部是空心的盒子，前面挖三個(gè)小孔(孔內(nèi)有燈)。上方兩邊各安裝一根粗鐵絲，作為小球的滾槽。

1、豎板2、錘子3、彈簧片4、水平軌道5、電鍵6、小孔(內(nèi)有燈泡)、球網(wǎng)8、底座

電鍵如圖4所示。利用薄的銅片做成，前端做成彎曲的弧狀。一上一下固定在底板上。當(dāng)上片被小球所壓時(shí)，立刻與下片插接在一起，電鍵閉合，注意a、b接觸時(shí)，摩擦盡量小些；水平軌道上的電鍵銅片做的窄一點(diǎn)，底座上的電鍵銅片做的略寬一些(2cm左右)。燈泡和電鍵的連接參照圖5電路圖。其中燈泡2′、3′和4′兩個(gè)電鍵中的任一個(gè)安裝在豎板后面。

實(shí)驗(yàn)操作：首先斷開板后面的任意兩個(gè)電鍵。另一個(gè)電鍵接通，例如，接通燈2′。斷開燈3′和燈4′電鍵。軌道和底座上的所有電鍵總處于常開態(tài)。拉開錘子，放手后錘子打擊木版，使球b沿水平方向拋出，球。在水平軌道上做初速為v。的勻速直線運(yùn)動，而球a則豎直自由落下。如果先調(diào)整好錘子的位置，當(dāng)錘子打擊木板時(shí)，恰好能使b球落在燈2的電鍵位置上，我們將觀察到在a、b兩球同時(shí)落地時(shí)(根據(jù)兩球落地聲)燈1、燈2、燈2′三盞同時(shí)亮(球a、球b分別落到燈1、燈2電鍵處，球c滾到燈2′電鍵處并同時(shí)向下壓電鍵，使電鍵閉合)。

改變錘子的位置，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)試，當(dāng)錘子打擊木板時(shí)，讓球b落到燈3的位置，此時(shí)，做的實(shí)驗(yàn)結(jié)果就變成了燈1。燈3和燈3′同時(shí)亮，以此類推。

實(shí)驗(yàn)說明：

將b球的平拋運(yùn)動，可以直接在儀器上分解成，球的自由落體運(yùn)動和c球做水平的勻速直線運(yùn)動。其優(yōu)點(diǎn)是：用聲光現(xiàn)象更加生動地增加了實(shí)驗(yàn)效果和趣味性，易操作，成功率高。

注意事項(xiàng)：

每個(gè)電鍵兩端插接處，插接時(shí)一定要輕松、靈活。

水平軌道上的電鍵盡量做得窄小。

水平軌道上的每一個(gè)電鍵的左邊緣一定要和底座上的對應(yīng)電鍵中心在豎直連線上。

三個(gè)小球一定要調(diào)在同一個(gè)高度。

事先調(diào)整好錘子的位置，使當(dāng)錘子打擊木板時(shí)，b球能分別落在燈2、燈3和燈4的位置上。