自制平抛运动轨迹演示仪

乐 菁

(绍兴县鲁迅中学 312000)

平抛运动是高中物理学的一个重要知识点，做好演示实验对理解和掌握平抛运动规律是十分重要的.人教版普通高中课程标准实验教科书(必修2)第12页参考案例2中的演示装置，简便易行，它能让学生清晰地看到水流作平抛运动的轨迹.但是它无法把此轨迹保存下来进行进一步的研究.笔者经过反复实验、研究，并在它的基础上做了进一步的改进，设计制作了平抛运动轨迹演示仪，经多次使用效果很好.现介绍如下，供参考.

1 平抛运动轨迹演示仪装置

演示仪如图1所示.

图1

1.广口瓶 2.直导管 3.直角导管 4.双孔橡皮塞

5.铁皮固定攀 6.止水夹 7.橡皮管 8.双孔塑料瓶盖

9.白色塑料屏 10.1 cm2的红色油漆方格 11.斜抛运动

轨迹 12.平抛运动轨迹 13.胶水与白粉笔粘合的小点

14.重锺 15.可调螺母 16.底座 17.尖嘴导管

2 平抛运动轨迹轨演示仪的制作

(1)取一橡胶塞(与广口瓶口配套)，钻出双孔并分别插入直导管与直角导管.注意直角导管插入部分要长，接近瓶底；直角弯管插入部分要短，接近瓶口(图1).

(2)在直角导管与尖嘴导管间接上橡皮管，在橡皮管上套上止水夹(橡皮管稍长，插入部分可有伸缩余地).

(3)取一塑料瓶盖钻出双孔(与橡胶塞配套).

(4)在35 cm×50 cm的白色塑料屏上截出一个刚好能嵌进广口瓶的凹口(图1)，把塑料瓶盖用螺钉固定在凹处.

(5)在白塑料屏的相应的位置安装三个铁皮固定攀(保证两导管的水平与竖直)、重锤、底座和可调螺钉.

(6)在白塑料屏的相应位置(以尖嘴导管出口为标准)的右侧用油漆画上边长为1 cm的红色方格.

3 平抛运动轨迹演示仪的原理

由于直导管的存在，保证了瓶内水面上的大气压始终不变，以促使尖嘴导管中的出水始终保持匀速直线运动.同时由于白塑料屏上有白色的粉笔末，能把尖嘴中水做平抛运动的痕迹保存下来，以便于作定量研究.

4 实验演示步骤

(1)在塑料板上均匀喷上胶水，撒上白色粉笔末.

(2)把装置放在水平桌面上，调节底座上的可调螺母，使重锺线与塑料屏平行，以保证塑料屏在竖直平面内.

(3)在广口瓶中装满红色水(可用稀释的红墨水)，盖上橡胶塞后打开止水夹，可先按书本上的要求演示，让学生看到红色水流做平抛运动的轨迹.

(4)接着把广口瓶倒立在白色塑料屏上的塑料瓶盖上，并用三个铁皮固定攀固定.

(5)打开止水夹，水就从直角弯管口中平抛而出，沿途经过的白粉笔末上就会留下红色的平抛运动轨迹.

(6)然后就可以对留下的红色平抛运动轨迹进行定性、定量的研究.

(7)如果要研究斜抛运动，可把尖嘴导管从橡皮管中拨出一部分，然后将尖嘴导管口斜向上，让水做斜抛运动(图1中曲线11).可得到斜抛运动的轨迹，定性或定量的研究斜抛运动规律.

(8)使用后关上止水夹，用湿的抹布擦去白色塑料屏上留下的红色痕迹，以便下次正常使用.

5 实验时的注意点

广口瓶倒放时要注意排出直导管中的空气，这也是此实验成功的关键.否则水容易从直导管中流出，而不从直角导管中射出，影响实验效果.

6 实验装置的优点

此装置所需材料简单、制作容易、操作方便、可视性强、实验现象明显，效果好.它不但可直接观察到水流做平抛运动的轨迹，定性的研究平抛运动，而且可以将此轨迹保留下来，做进一步的定量的研究.它还可以研究斜抛运动，达到一举两得的目的.