原创《一种可快速准确描绘平抛运动轨迹的实验装置》
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平抛运动是高中物理中重要的运动模型,渗透着化曲为直的重要物理思想,学生要深刻领会理解这一思想,通过实验准确描绘出平抛运动的轨迹是关键.教材中的描迹法是不断反复调整带孔的卡片,使平抛小球正好顺利穿过卡片上的小孔,卡片上缺口的位置就代表轨迹上的一点.在教学中发现,学生每找一个准确点往往要经过多次重复调整,而要找出多个点迹,需要经过无数次反复尝试调整,不仅费时费力,更易使学生产生厌烦情绪,失去实验兴趣.而且由于空气阻力的影响,会产生一定的系统误差.为此,笔者设计制作了在真空环境下进行平抛运动的实验装置———真空平抛实验仪.
1实验装置
实验装置如图1所示.
2教具特点及用途
2．1特点
(1)该教具是一款在真空环境下进行的平抛运动实验仪器,可有效减小空气阻力造成的系统误差.
(2)输液器保证了水流在恒压条件下形成稳定的平抛运动轨迹.
(3)巧妙借助手电筒直接将水流轨迹投影到方格化学板上,快速准确地描绘轨迹,还原度高,误差小.
(4)直接用高中物理学生实验“油膜法估测分子直径大小”中的方格化学板代替方格纸描绘轨迹,一板两用,方便快捷,循环利用,绿色环保.
2．2用途
该装置可直接观察稳定的平抛运动,并可快速准确描绘出平抛运动轨迹,为进一步研究平抛运动的规律提供支撑.
3制作材料
玻璃、玻璃胶、输液器、排气排水阀、手电筒、方格化学板、气针.
4制作方法
裁2块规格为5cm×30cm的玻璃,2块5cm×33cm的玻璃.在一块5cm×33cm玻璃的上方3cm处打一个小孔,用于安装篮球打气针,在另一块5cm×33cm玻璃的下方2cm处打一个小孔,用于安装排气排水阀.再裁2块30cm×33cm的玻璃,将裁好的几块玻璃用玻璃胶粘黏牢固,制作成一个玻璃盒.
用玻璃胶把篮球气针和排气排水阀牢固地粘在相应的孔上,在玻璃盒的左上角粘一个短小的铁钉,用于栓接重锤线.
取1块10cm×33cm的木板或铁板制作平衡后,在4个拐角上分别打孔,安装4个螺丝钉,用于调节平衡.将玻璃盒放在平衡台上,如图2所示.安装支架杆及支架座,并将连接输液器下端管口与气针相连.
5使用方法
(1)将装置放在水平桌面上,将装有蓝色水的玻璃瓶与输液器连接并倒挂在支架杆上,关闭输液器调节阀.
(2)用抽气机将玻璃盒内抽为近似真空,关闭排气阀.
(3)调节底座平衡螺母,直至重锤线指示装置水平.
(4)用手电筒将出水端和重锤线投影到方格化学板上,确定坐标系原点和坐标轴.
(5)打开输液器调节阀,观察连续水珠形成的平抛运动轨迹.用手电筒直接将水珠运动轨迹投影到方格化学板上,描绘出平抛运动的轨迹.
(6)关闭输液器调节阀,取下方格化学板,研究平抛运动特点,总结平抛运动规律.
6注意事项
(1)要用较厚的玻璃制作玻璃盒,以免实验过程中盒内气压过大压碎玻璃.
(2)玻璃盒制作完成后要装入少量的水检查装置的气密性.
(3)手电筒的位置不能随意挪动,避免出现投影偏差.
(4)由于水流在绝对真空的状态下有更复杂的情况发生,因此抽气时不能太彻底.
运动论文参考资料：
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