平抛运动实验装置的改进与创新

张文华 蔡桂杰

摘 要：平抛运动是高中物理重要内容，利用废旧矿泉水瓶盖和LED灯废旧吸盘，自制学生平拋运动实验，一次性描绘平抛运动的轨迹，教具容易制作，培养学生动手能力和自主创新能力，学生兴趣极高，实验效果非常好，实验误差小。

关键词：平抛运动;创新描绘;一次性

平抛运动是高中物理中一个重要的学习内容，因此，平抛运动实验也是高中重要的学生探究实验之一。而该实验的教学目标之一是描绘平抛物体运动轨迹，由此可见，准确地描绘出平抛运动轨迹是该实验的关键。人教版新课程中给出了三个案例，其中，细水柱法操作繁琐且精确度不高，频闪照相法要求具备专门的频闪照相器材，参考案例一提供的小球碰笔尖法误差较大，其他改进方法如落槽法、过纸板小孔法都不能一次性形成平抛运动的轨迹，因此，笔者想到以下方法来解决此问题。

一、器材介绍

如图1，笔者自制器材主要由矿泉水瓶盖，圆形磁铁和螺丝组成（废旧LED吸座），将瓶盖制成比小球尺寸略大的空心圈，并在圈上钻一个小孔，使螺丝恰能通过该小孔并与圆形磁铁相结合，再调节斜槽轨道与竖直板距离，使从斜槽滚下的小球球心与吸附在竖直板上的空心圈圆心在同一竖直面上。

二、实验步骤

1、调整仪器

如图2，将坐标纸固定在竖直铁板上，用悬挂在槽口的重锤线把竖直板调整到竖直方向，使板面与小球下落的竖直面平行;调整底座使水平仪气泡在正中央，将小球轻放在斜槽平直部分的末端，使小球在平直轨道上的任意位置均可保持静止;把小球放在槽口末端处，用铅笔记下球在槽口时球心在白纸上的水平投影点O，即为坐标原点。

2、描绘运动轨迹

将小球释放，观察运动轨迹，将空心圈吸附在小球经过的这一位置，释放小球，由实际情况调整空心圈位置使其圆面和小球速度方向垂直，直至小球顺利从空心圈圆心通过，再用其它空心圈重复此步骤，使从同一位置释放的小球可以依次顺利通过所有空心圈的圆心。

用铅笔绕着圆形磁铁描出轮廓，做两条直径找出圆心，这就在坐标纸上记下了小球通过空心圈时球心所对应的位置。取下坐标纸，用平滑的曲线将这些点连接起来即得到小球做平抛运动的轨迹。

三、数据分析

以O点为坐标原点，画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴建立直角坐标系。

读取轨迹中几个点的横纵坐标，利用公式，其中为定值，任意两点求得的误差为1%～2%，因此，可以认为小球的轨迹为抛物线。

四、实验评价与反思

该实验方法的优势在于器材可以重复使用，节约能源，且操作方便，适合学生独立完成，当小球依次通过所有空心圈的圆心时，也会使学生充满成就感，激发学生学习物理的积极性，而且此方法可以一次性形成平抛物体运动的轨迹，描点更清晰准确，这样描绘的轨迹更精确。

不足之处在于磁铁对小球有微弱的磁力，会对实验造成较小的误差，因此，选择五到六个点为宜。

参考文献

[1]元庆余，勾伯达.平抛运动实验的改进与创新[J].湖南中学物理，2019（1）：90-91.

[2]孙建中.让创新之花在实验教学中绽放，以平抛运动为例[J].中学物理教学，2017（3）：46-49

作者简介

张文华：（1990–），女，蒙古族，辽宁喀左人，中学一级物理教师，本科，研究方向：高中物理习题，物理实验。

蔡桂杰（1967—）本科，高级物理教师，主要研究方向高中物理、数学。