磁式平抛运动演示仪_钢球论文

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平抛运动是高中物理教材第一册第五章曲线运动中的重点内容,是运动的合成与分解方法的重要应用,做好演示实验对理解和掌握平抛运动的规律是非常重要的。但传统的平抛运动演示实验操作复杂,过程繁琐。笔者在教学实践中注意到磁性小黑板具有磁性,可将实验元件粘一铁片吸附在上面,从而可竖直放置,有利于学生观察演示实验。由此得到启发:让一钢球贴紧竖直放置的磁性小黑板做平抛运动,钢球受到的磁力与钢球与磁性小黑板的弹力互相平衡,并且与其运动方向垂直,而其与小黑板间的摩擦力与其重力相比而言又很小,不会影响钢球的平抛运动轨迹。于是制作了平抛运动演示仪,操作简单,效果不错,现介绍如下:

一、构件与组装

1.斜槽轨道 用冷拔丝焊制成如图1所示的间距约为1.5cm的平行斜轨,斜轨一侧焊上长2cm左右的两段,用以固定在磁性小黑板上。

2.磁性小黑板 取大小约30cm×50cm的磁性小黑板一块,装上底座,底座四角装可调螺丝,再用厚约1mm的铁板,剪取2cm×33cm的一段,折成如图2所示的形状,制成接球装置,在磁性小黑板距下端5cm处侧面钻孔,用螺丝将接球装置固定在磁性小黑板下端,再在磁性小黑板上端适当位置钻孔,装上斜槽轨道,注意使斜槽轨道末端切线与磁性小黑板的水平边平行。然后在斜槽轨道下方画与其水平边垂直的竖直线,并在此线上端固定一细铁钉,再在线上相距约20cm钻两个小孔,用以贴纸后画出重锤线。最后再在细铁钉上挂重锤。这样,平抛实验仪就组装好了,如图3所示。

3.直径2cm左右的钢球一个,镊子一把,印油一瓶。

二、实验演示

实验时,在磁性小黑板上贴上白纸,利用磁性小黑板上竖直线上的两个孔画出竖直线即y轴,调节底座上的四个螺丝,使重锤线正面观与y轴重合,侧面观与板面平行,这样就保证了板面保持竖直。将印油倒入一个小盒内,用镊子夹持钢球在印油盒里蘸一下,钢球表面便沾了一层印油。将钢球放到斜槽轨道上某一位置,放开后,钢球在重力作用下沿斜槽滚下,离开斜槽后做平抛运动,由于磁力作用贴紧纸面运动,印油便在纸上留下一道痕迹,即平抛运动的轨迹。

三、本实验仪的优点

本实验操作简单,描绘运动轨迹一次成功,克服了传统平抛实验操作复杂繁琐的缺点。传统平抛实验描迹需多次重复操作,每次操作只能描一个点,并且要强调从同一位置滚下,以便使其具有相同初速。这样描出的轨迹,只能说是初速度相同的平抛运动轨迹,在讲解上费时费力,而本实验确确实实就是一次运动的轨迹,无论是在讲解这个问题还是在实验操作上都节省了大量的精力和时间。笔者曾尝试用红墨水,但效果不如印油,原因是印油粘度大,容易粘满整个钢球表面,从而印迹明显。

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