利用DIS實(shí)驗(yàn)裝置探究平拋運(yùn)動(dòng)軌跡及規(guī)律

裴 超 楊效華

(聊城大學(xué)物理科學(xué)與信息工程學(xué)院 山東 聊城 252000)

利用DIS實(shí)驗(yàn)裝置探究平拋運(yùn)動(dòng)軌跡及規(guī)律

裴 超 楊效華*

(聊城大學(xué)物理科學(xué)與信息工程學(xué)院 山東 聊城 252000)

DIS實(shí)驗(yàn)裝置在探究平拋運(yùn)動(dòng)軌跡及規(guī)律中，不僅克服了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)時(shí)性、可視性不強(qiáng)的問(wèn)題，減小了實(shí)驗(yàn)誤差，而且DIS實(shí)驗(yàn)具有操作簡(jiǎn)單快捷等優(yōu)勢(shì)，有利于培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng).

DIS實(shí)驗(yàn)裝置 平拋運(yùn)動(dòng) 軌跡及規(guī)律

1 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)分析

教材在第3節(jié)提出了探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)方案，“用小錘打擊彈性金屬片后，A球沿水平方向拋出，同時(shí)B球被松開(kāi)，自由下落”[1]，讓學(xué)生通過(guò)“聽(tīng)”來(lái)判斷兩球落地的先后順序.但是用人耳判斷有很大的主觀性，并且不容易確定.在第4節(jié)，教材給出了3種方法觀察和記錄平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡.

第一種參考案例，雖然操作簡(jiǎn)單且直觀，但是需要多次重復(fù)進(jìn)行才可以畫(huà)出平拋運(yùn)動(dòng)軌跡，在確定點(diǎn)的過(guò)程中還存在很大的誤差.

第二種參考案例，實(shí)驗(yàn)效果生動(dòng)形象，可以激起學(xué)生的興趣和好奇心，但是對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的控制要求較高.

參考案例三，在實(shí)驗(yàn)精度和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象上有很大的優(yōu)勢(shì)，但是學(xué)生的感受不夠直觀.

因此，筆者決定利用DIS實(shí)驗(yàn)裝置探究平拋運(yùn)動(dòng)軌跡及規(guī)律.

2 DIS實(shí)驗(yàn)裝置

2.1實(shí)驗(yàn)裝置

如圖1所示，探究平拋運(yùn)動(dòng)的DIS實(shí)驗(yàn)裝置由小球A,固定夾B,滑槽C,飛行計(jì)時(shí)器D,豎直標(biāo)尺E,白紙與復(fù)寫(xiě)紙F(tuán),電源線G,數(shù)據(jù)線H組成.

圖1 平拋運(yùn)動(dòng)DIS實(shí)驗(yàn)裝置

2.2實(shí)驗(yàn)步驟

(1)打開(kāi)WCY專用軟件，將飛行計(jì)時(shí)器接入計(jì)算機(jī).依次將白紙、復(fù)寫(xiě)紙平鋪到底板上，并用專用固定裝置夾牢，將實(shí)驗(yàn)器滑槽固定到立桿32 cm處.

(2)將小球置于滑槽頂端后釋放，系統(tǒng)在表格內(nèi)自動(dòng)記錄小球離開(kāi)滑槽瞬間的初速度及飛行時(shí)間，并依此計(jì)算出水平位移,如圖2所示.

圖2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及圖像

(3)改變釋放點(diǎn)位置，使滑槽分別置于立桿上的不同高度(依次為28,24,20,16,12 cm)釋放，可在表格內(nèi)得到其他數(shù)據(jù)，如圖2所示.取下白紙(圖3)，用標(biāo)尺讀出小球落在底板白紙上的水平飛行距離.比較所測(cè)量的數(shù)據(jù)及標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)間的差異.

圖3 記錄了小球落點(diǎn)的白紙

2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

將白紙取下，用標(biāo)尺測(cè)得OA，OB，OC，OD，OE，OF的值分別為0.113 m，0.131 m，0.145 m，0.161 m，0.172 m，0.191 m.用測(cè)量的水平位移與計(jì)算的水平位移進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩者的懸殊微乎其微，所形成的平拋圖像基本重合.因此得出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條拋物線.

3 實(shí)驗(yàn)總結(jié)

DIS實(shí)驗(yàn)將平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡及規(guī)律的探究合二為一，實(shí)驗(yàn)的直觀性和可視性較強(qiáng).而傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)可視性不強(qiáng)，學(xué)生無(wú)法直接觀察到平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，需要通過(guò)細(xì)致的作圖才能將其表現(xiàn)出來(lái).作圖上便會(huì)存在很多誤差，并且重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)需要大量時(shí)間.

進(jìn)行規(guī)律的探究需要學(xué)生分析處理數(shù)據(jù)，有利于物理學(xué)科核心素養(yǎng)的形成.

1 人民教育出版社課程教材研究所，物理課程教材研究開(kāi)發(fā)中心. 物理·必修2. 北京：人民教育出版社，2008.7～12

2017-04-17)

裴超(1992- ),男，在讀碩士研究生.

指導(dǎo)教師:楊效華(1968- ),女，副教授，主要從事物理課程與教學(xué)論研究.