對平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

(常州市第五中學(xué)，江蘇 常州 213001)

平拋運(yùn)動(dòng)是一種典型的曲線運(yùn)動(dòng)，是高中物理必修2的重點(diǎn)知識．教材中提供了一系列的實(shí)驗(yàn)思想來研究平拋運(yùn)動(dòng)，但是這些想法需要我們根據(jù)自己學(xué)校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行一些合理的改進(jìn)，從而更加適合本校的實(shí)際情況．筆者在進(jìn)行平拋運(yùn)動(dòng)的教學(xué)中，對探究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)做了一些新的嘗試與創(chuàng)新設(shè)計(jì)，受到了很好的教學(xué)效果，在此將筆者的一些做法與大家交流．

1 利用二維平面描跡儀描繪平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡

圖1

實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示：A為電磁鐵，B為兩邊帶針的鐵塊，AB間有彈射裝置，由電磁鐵控制使鐵塊獲得初速度，豎直板從內(nèi)到外依次放上導(dǎo)電紙、白紙、導(dǎo)電板．實(shí)驗(yàn)時(shí)斷開電源，鐵塊被彈出做平拋運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)電紙和導(dǎo)電板間加有高壓，使鐵塊兩側(cè)針尖產(chǎn)生火花放電，在白紙上留下平拋運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)跡．

該實(shí)驗(yàn)適合教師用做演示．教師可將打好點(diǎn)跡的白紙放到實(shí)物投影儀下給學(xué)生看，并且可以根據(jù)點(diǎn)跡的分布討論平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律．

2 利用水柱描繪平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡

實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示：將可樂瓶側(cè)面靠底端打一個(gè)圓形小孔(建議用電鉆)，將可樂瓶裝滿水?dāng)Q緊瓶蓋，固定在鐵架臺上適當(dāng)高度，小孔的位置向外以使水能流出做平拋運(yùn)動(dòng)，在可樂瓶的前面豎直放置一塊帶有方格的玻璃板，板下放一水槽(可以借用高二油膜法測分子直徑實(shí)驗(yàn)中的方格板和水槽)，用兩個(gè)支架將板固定住(可以用掛窗簾的回形夾扳成直角卡住)，油性筆一支，抹布一塊．

圖2

此實(shí)驗(yàn)適合學(xué)生分組進(jìn)行．將學(xué)生分成四人一組，分工合作．實(shí)驗(yàn)時(shí)將瓶蓋擰松，水就自然流出做平拋運(yùn)動(dòng)，先觀察一會，找好拋出點(diǎn)，再用油性筆盡量快地描下水柱平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，根據(jù)軌跡進(jìn)一步分析平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律．

本實(shí)驗(yàn)誤差來源主要有兩點(diǎn)：(1)水柱平拋本身會發(fā)散.(2)隨著液面不斷下降，水柱平拋的初速度會越來越小．但是在很短一段時(shí)間內(nèi)完成測量，可以近似認(rèn)為水柱平拋的初速度不變．此外，不做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，

只要將瓶蓋擰緊，水就不會流出來，開始實(shí)驗(yàn)時(shí)將瓶蓋擰松就可以了，操作比較方便．

3 用數(shù)碼相機(jī)拍攝頻閃照片研究平拋運(yùn)動(dòng)

實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示，上下兩個(gè)相同的傾斜軌道，A小球做平拋運(yùn)動(dòng)，C小球在水平軌道上勻速直線運(yùn)動(dòng)(用作平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向分運(yùn)動(dòng)的對比)，B小球從同一高度作自由落體運(yùn)動(dòng)(用作平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向分運(yùn)動(dòng)的對比)，小球分別由三個(gè)電磁鐵控制．實(shí)驗(yàn)時(shí)讓A、C兩小球從斜軌道的同一高度滾下，當(dāng)A球開始平拋時(shí)，B球同時(shí)自由落下，D處放一紙杯，則三個(gè)小球應(yīng)該同時(shí)落入杯中．

圖3

該實(shí)驗(yàn)可以先做演示，但這個(gè)過程很快，學(xué)生不容易看清楚三個(gè)小球的運(yùn)動(dòng)，可以用數(shù)碼相機(jī)的“多段”拍攝功能將該實(shí)驗(yàn)拍攝下來，得到16幅圖片逐楨播放，如果要在多媒體的大屏幕上播放，則必須用數(shù)據(jù)線將相機(jī)直接連接到視頻展示臺上．學(xué)生可以很清楚地看到AB兩球始終在同一水平線上，AC兩球始終在同一豎直線上．

該實(shí)驗(yàn)比較適合將平拋運(yùn)動(dòng)在水平和豎直方向的分運(yùn)動(dòng)結(jié)合起來進(jìn)行對比研究,讓學(xué)生多一些直觀感受．

該實(shí)驗(yàn)建議在課前先拍好,拍照的技術(shù)上有一些難度,要求按快門和小球平拋的起點(diǎn)同步，需要兩人配合,反復(fù)嘗試，以得到最佳效果，筆者是從近百張照片中選擇了五張較好的，圖4是三個(gè)小球的對比實(shí)驗(yàn)照片.

圖4

筆者認(rèn)為,讓學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)中來,可以提高學(xué)生耐心細(xì)致、堅(jiān)持不懈的科學(xué)品質(zhì)．其實(shí)，只要我們用心去思考，不斷更新自己的思維方式，將新的理念真正滲透到教學(xué)行為中，一定會有新的收獲．