可顯示軌跡的“平拋運(yùn)動的規(guī)律”探究儀

■山東省濟(jì)寧市兗州區(qū)第一中學(xué) 李祎辰

一次上物理課時，老師通過聽平拋小球和自由落體小球的落地聲音來判斷二者是否同時落地，以此演示平拋運(yùn)動的規(guī)律。由于教室環(huán)境嘈雜，當(dāng)時我并沒有聽清小球落地的聲音，所以在家里重做了一次該實(shí)驗(yàn)，但實(shí)際操作起來特別困難。于是，我想自己做一個可顯示軌跡的“平拋運(yùn)動的規(guī)律”探究儀。

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

依據(jù)運(yùn)動的合成與分解原理、平拋運(yùn)動的兩個分運(yùn)動性質(zhì)、沖程開關(guān)的即時反應(yīng)性等進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（一）用3 塊電磁鐵分別控制平拋小球、自由落體小球、水平勻速運(yùn)動小球。

（二）設(shè)計(jì)探究平拋運(yùn)動豎直方向的運(yùn)動規(guī)律

1. 末端可調(diào)水平的斜槽使平拋小球獲得水平初速度，且斜槽可上、下移動，保證平拋小球與自由落體小球的釋放高度相同。

2.斜槽末端設(shè)置沖程開關(guān)，在拋出平拋小球的同時釋放自由落體小球，保證兩個小球同步運(yùn)動。

3.控制自由落體小球的電磁鐵可左、右移動，任意調(diào)節(jié)兩個小球之間的水平距離，讓兩個小球總能在空中相碰，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的可視性。

（三）設(shè)計(jì)探究平拋運(yùn)動水平方向的運(yùn)動規(guī)律

1.兩個完全相同的末端水平的斜槽分別為平拋小球、水平勻速運(yùn)動的小球提供相同的水平初速度，且斜槽可上、下移動，滿足了兩個小球總能在水平軌道上相碰的規(guī)律。

2. 光滑平直軌道可讓小球作勻速運(yùn)動，自制同步開關(guān)能滿足兩個小球同時運(yùn)動。

（四）主板設(shè)計(jì)

探究儀的主板為透明有機(jī)玻璃板，可透過玻璃板描繪從末端水平玻璃管中噴出的液體的軌跡，從而使平拋運(yùn)動的軌跡能一次性畫完，并在玻璃板上利用重錘線和刻度尺以及坐標(biāo)紙?zhí)幚頂?shù)據(jù)，從理論上證明平拋運(yùn)動兩個分運(yùn)動的性質(zhì)。

二、創(chuàng)新點(diǎn)

可以多角度探究平拋運(yùn)動的規(guī)律，避免了傳統(tǒng)儀器只能靠耳朵聽平拋小球和自由落體小球同時落地的聲音而得出結(jié)論的弊端，大大增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的可視性。