平拋運(yùn)動(dòng)演示儀的簡易設(shè)計(jì)

潘國強(qiáng)

摘要：針對高中物理教科版教材中平拋運(yùn)動(dòng)的演示實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了改進(jìn)，更加便于直觀形象的進(jìn)行平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律操作演示。

關(guān)鍵詞：平拋運(yùn)動(dòng)；實(shí)驗(yàn)；改進(jìn)

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1672-1578（2016）08-0397-01

我自從學(xué)習(xí)了平拋運(yùn)動(dòng)這個(gè)內(nèi)容，對演示平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的平拋運(yùn)動(dòng)演示儀產(chǎn)生了興趣。平拋運(yùn)動(dòng)的物體被拋出時(shí)的初速度方向沿水平方向具有水平初速度，且只在重力作用下所做曲線運(yùn)動(dòng)?？梢詫⑵綊佭\(yùn)動(dòng)分解為水平方向和豎直方向的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)。為了明顯的演示平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，我對實(shí)驗(yàn)室中的平拋運(yùn)動(dòng)演示儀進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)利用水流代替鋼球做簡易設(shè)計(jì)，可以使效果更加直觀形象。

1.實(shí)驗(yàn)裝置

2.實(shí)驗(yàn)過程

打開入水閥門D，水流從入水口注入水瓶I，打開閥門J排除空氣。調(diào)節(jié)閥門E控制水流大小。根據(jù)水面調(diào)節(jié)鐵架臺A水平。將滴水瓶B注入摻有紅墨水的水溶液，打開滴水瓶閥門排除空氣，將滴水瓶的針頭插入塑料管G，固定針頭并保持針口處密閉。按繪圖板M上的刻度調(diào)節(jié)水平出水口K和豎直出水口L的位置。調(diào)整好后，打開閥門即可觀測到平拋水流和豎直水流的軌跡。為觀測明顯可在水中加入顏料，更加明顯看到水流軌跡是一條拋物線。

為驗(yàn)證平拋的下落速度和豎直下落的速度相同，先調(diào)節(jié)豎直出水口L的位置和水平出水口K的圓心位置持平。按刻度板M調(diào)整好水平出水口K和豎直出水口L的位置。打開入水閥門和出水閥門保證水流輸出，某一時(shí)刻打開滴水瓶的閥門一小段時(shí)間后關(guān)閉。即可觀測到出水口的顏色水流柱和豎直出水口的顏色水流柱同時(shí)相遇。

3.實(shí)驗(yàn)原理

注水口和出水口H保持水平，并且出水口的大小大于入水口的大小，保證在注入水時(shí)保持水面平行，這樣就保證水面高度不變，從而保證型水流從T管分流后兩個(gè)出水口出水速度相同。調(diào)節(jié)伸縮管F可以改變水瓶的高度，從而改變出水速度。保證實(shí)驗(yàn)的變化多樣性。

4.解釋說明

利用醫(yī)用滴水瓶，能夠保證往塑料柱里注入有顏色的水時(shí)，不改變實(shí)驗(yàn)水流的水壓變化。 粗管注入顏色水的時(shí)候，稍等一段時(shí)間關(guān)閉粗管下的閥門，令顏色水在粗管里完全擴(kuò)散，再打開粗管下的閥門。

入水用自來水提供，供水水管用洗衣機(jī)水管。

選用合適粗細(xì)的塑料管做出水口。

5.誤差分析

實(shí)驗(yàn)時(shí)調(diào)節(jié)入水閥門，需要注意水瓶的排水口和排水速度均勻不變。調(diào)節(jié)好入水口入水的速度和大小，出水管孔徑大小合適出水管速度，能保持排水管排水流狀態(tài)平穩(wěn)，水面高度不變。出水管速度才能恒定。

利用等長彈性管的伸縮演示平拋下落和豎直下落的時(shí)間分流同步。等長彈性管C被拉長后，水流長度不變，保證了同時(shí)性。

醫(yī)用滴水瓶水平面的高度基本和水瓶的水平面持平。

T型管管粗等于兩個(gè)分支管粗之和，保障水流的平均分配。