如何改装平抛运动实验器

徐德谦

摘 要：“平抛运动”这个实验在学生分组实验实际操作过程中，学生很难“较准确”地确定小球通过的位置，即采用这种初略的记点描述法误差很大，实验操作也较困难，难以得出较准确的运动轨迹；同时，不利于培养学生严谨、细致的实验品质。改装后，大大降低误差，提高实验效果。

关键词：平抛运动；水平槽；坐标；定位器

中图分类号：G632.0 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）02-239-01

人教版全日制普通高中物理教科书（必修）第一册学生分组实验“研究平抛物体运动”在确定轨迹时，是先用眼睛初略确定小球通过的位置，从而得到平抛运动轨迹。在学生分组实验实际操作过程中，学生很难“较准确”地确定小球通过的位置，即采用这种初略的记点描述法误差很大，实验操作也较困难，难以得出较准确的运动轨迹；同时，不利于培养学生严谨、细致的实验品质。

为了提高实验精度，有教师使用J2154平抛运动试验器来做这项实验。通过观察实验，笔者发现J2154平抛运动试验器有以下不足之处：一是实验室水平槽没有参照线，难以调成水平；二是试验器的左边金属杆与轨道末端刚好处在1条垂直线上，造成记录纸无法再向左边伸展，使得纵坐标线刚好为记录纸的左边缘，不变观察；三是竖直面板的坐标刻度线仅在水槽的下方，很难确定小球球心的准确位置。为此，笔者对平抛运动器进行了改装，取得了较好的实验教学效果。

一、改装平抛运动试验器

取下水平槽的2颗紧固螺丝，将水平槽末端高竖直面板的一面锉刀锉去长10～15mm、厚1mm的面，以确保记录纸能插入里面；将水平槽向右移23mm左右使水平槽左边的孔与竖直面板右孔相对应；然后，根据竖直面板左孔的位置在水槽上相对应的地方打1个同样大小的孔，将水平槽按新打的孔安装好，使得在实验时记录纸上的坐标与记录纸的边缘有一定距离。

在竖直面板上贴上1张左边插入水平槽内测、上端与竖直面板顶端相平且竖直线与竖直面板的重垂线相平行的坐标纸，以便于在实验中为安装实验记录坐标纸作参考。

适当放松水平槽的螺丝，微调水平槽的位置使得水平槽的水平边缘与坐标纸的水平坐标线平行；然后，紧固水平槽螺丝，确保在使用时只要调整好重垂线，水平槽的水平端就会处在水平状态。改装好平抛运动试验器。

二、改装后的实验步骤

1、把平抛运动试验器放在水平桌面上，调节底座上的调平螺丝，使垂直线 跟竖直面板直线重合，置水平槽轨道处于水平位置上。

2、用刻度和三角板（或游标卡尺）测出小球的半径。

3、把坐标纸固定在竖直面板上，并使坐标纸上的竖线跟垂直线平行；然后，根据水平槽末端槽底的位置竖直向上加上小球的半径得出小球恰好离开水平槽时，求新投影在竖直面板上的位置（小球做平抛运动的抛出点）；以这点为坐标原点向右画1条水平直线为X轴正方向，向下画1条竖直线为Y轴正方向；在坐标纸上放1张复写纸或打字蜡纸，以便实验中小球落在接球挡板时能在坐标上留下印迹点。

4、将定位器定在某一位置并固定好，把接球挡板上移到紧靠水平槽的地方；小球紧靠定位器释放，球沿轨道向下运动，以一定的初速度由轨道的平直部分水平跑出。

5、下落的小球打在向面板倾斜的接球挡板上，同时通过复写纸或打字蜡纸在面板的坐标纸上留下1个印迹点。

6、再将接球挡板向下移一定的距离，重复上述操作方法，打出第2印迹点；用此操作方法继续下移接球挡板进行多次实验，即可得到平抛的小球下落时的一系列迹点。

7、改变定位器的位置，即可改变小球平抛的初速度。按上述实验操作方法，便可打出不同初速度小球平抛的运动迹点。

8、取出记录纸，将各次实验所记录的点分别用平滑曲线连接起来，即可得到以不同的初速度做平抛运动的轨迹图线；然后，通过公式y=1/2gt2和s=vot两个方程式即可求出小球做平抛运动的初速度uo。

三、注意事项

1、在确定坐标原点时，要使坐标原点与平抛小球恰好离开水平槽的抛出点重合，这样才能准确地确定小球平抛运动轨迹的起始点，从而确定轨迹上任意点的坐标。

2、在画小球做平抛运动的轨迹时，一定要根据坐标纸上记录的一系列点用平滑的曲线画出，不要画成折线。

3、在实验过程中，移动接球挡板时要小心细致，不能使平抛运动实验七发生移动，以免平抛运动试验器的水平状态发生改变，影响实验效果。

四、改装后的优点

1、很容易就能确定小球球心的位置，从而准确确定小球做平抛运动的起始点，降低了实验误差，提高了实验精度。

2、水平槽右移后能使记录坐标纸的坐标原点和纵坐标不在纸的边缘，记录的图形既美观又便于计算。3、竖直面板上贴坐标的好处是，能为实验时安装记录坐标纸提供参考位置，使记录坐标纸的横坐标线尽量做到水平，从而提高实验效果。