对平抛运动实验的创新设计

(常州市第五中学，江苏 常州 213001)

平抛运动是一种典型的曲线运动，是高中物理必修2的重点知识．教材中提供了一系列的实验思想来研究平抛运动，但是这些想法需要我们根据自己学校的实验设备进行一些合理的改进，从而更加适合本校的实际情况．笔者在进行平抛运动的教学中，对探究平抛运动的实验做了一些新的尝试与创新设计，受到了很好的教学效果，在此将笔者的一些做法与大家交流．

1 利用二维平面描迹仪描绘平抛运动的轨迹

图1

实验装置如图1所示：A为电磁铁，B为两边带针的铁块，AB间有弹射装置，由电磁铁控制使铁块获得初速度，竖直板从内到外依次放上导电纸、白纸、导电板．实验时断开电源，铁块被弹出做平抛运动，导电纸和导电板间加有高压，使铁块两侧针尖产生火花放电，在白纸上留下平抛运动的点迹．

该实验适合教师用做演示．教师可将打好点迹的白纸放到实物投影仪下给学生看，并且可以根据点迹的分布讨论平抛运动的规律．

2 利用水柱描绘平抛运动的轨迹

实验装置如图2所示：将可乐瓶侧面靠底端打一个圆形小孔(建议用电钻)，将可乐瓶装满水拧紧瓶盖，固定在铁架台上适当高度，小孔的位置向外以使水能流出做平抛运动，在可乐瓶的前面竖直放置一块带有方格的玻璃板，板下放一水槽(可以借用高二油膜法测分子直径实验中的方格板和水槽)，用两个支架将板固定住(可以用挂窗帘的回形夹扳成直角卡住)，油性笔一支，抹布一块．

图2

此实验适合学生分组进行．将学生分成四人一组，分工合作．实验时将瓶盖拧松，水就自然流出做平抛运动，先观察一会，找好抛出点，再用油性笔尽量快地描下水柱平抛运动的轨迹，根据轨迹进一步分析平抛运动的规律．

本实验误差来源主要有两点：(1)水柱平抛本身会发散.(2)随着液面不断下降，水柱平抛的初速度会越来越小．但是在很短一段时间内完成测量，可以近似认为水柱平抛的初速度不变．此外，不做该实验时，

只要将瓶盖拧紧，水就不会流出来，开始实验时将瓶盖拧松就可以了，操作比较方便．

3 用数码相机拍摄频闪照片研究平抛运动

实验装置如图3所示，上下两个相同的倾斜轨道，A小球做平抛运动，C小球在水平轨道上匀速直线运动(用作平抛运动在水平方向分运动的对比)，B小球从同一高度作自由落体运动(用作平抛运动在竖直方向分运动的对比)，小球分别由三个电磁铁控制．实验时让A、C两小球从斜轨道的同一高度滚下，当A球开始平抛时，B球同时自由落下，D处放一纸杯，则三个小球应该同时落入杯中．

图3

该实验可以先做演示，但这个过程很快，学生不容易看清楚三个小球的运动，可以用数码相机的“多段”拍摄功能将该实验拍摄下来，得到16幅图片逐桢播放，如果要在多媒体的大屏幕上播放，则必须用数据线将相机直接连接到视频展示台上．学生可以很清楚地看到AB两球始终在同一水平线上，AC两球始终在同一竖直线上．

该实验比较适合将平抛运动在水平和竖直方向的分运动结合起来进行对比研究,让学生多一些直观感受．

该实验建议在课前先拍好,拍照的技术上有一些难度,要求按快门和小球平抛的起点同步，需要两人配合,反复尝试，以得到最佳效果，笔者是从近百张照片中选择了五张较好的，图4是三个小球的对比实验照片.

图4

笔者认为,让学生参与到实验的创新设计中来,可以提高学生耐心细致、坚持不懈的科学品质．其实，只要我们用心去思考，不断更新自己的思维方式，将新的理念真正渗透到教学行为中，一定会有新的收获．