自制抛体射击目标实验装置—由射“猴”问题而来

应 俊 丁用才

中学物理中有个著名的“射猴”问题：树上吊着一只猴子，有一猎人持枪对准猴子，猎人开枪的一瞬间,猴子受惊吓从树上掉下，问子弹能否击中猴子?理论分析，只要子弹在猴子掉落地面之前能飞行达到猎人到猴子之间的水平距离即可击中猴子，但是不容易理解这个过程，出于培养学生兴趣与好奇心，笔者就想自制一个“射猴”的实验装置验证结果。

笔者通过分析得到，要制作这样一个装置，需要解决如下几个关键问题。

(1)持枪瞄准猴子时不仅射击者自己知道已经持枪瞄准了“猴子”，还要让学生确切看到射击者已经瞄准了“猴子”。

(2)自制的“枪”必须是安全的，同时结构简单易于制作，又容易理解原理。

(3)要确保子弹射出的瞬间“猴子”同时下落。

(4)让学生直观地观察到子弹射中了“猴子”，实验效果要明显。

针对以上几个问题，笔者经过多次设计、修改和完善，制作以下装置(如图1所示)，下面结合实物图对上述几个问题依次进行解决。

图1

一、利用“激光制导”解决瞄准问题

激光笔固定于内径约8 mm的铝管之上，其位置还可做多角度的调准，通过“管中窥点”的方法，调节激光笔的位置，直到用眼睛通过铝管观察到激光点迹位于管口前端中心位置为止，将激光笔位置固定在枪杆上。当激光点迹射到“猴子”上时，就表明已经瞄准了，而且学生也容易看到激光的点迹。

二、制作弹射的木头枪代替“真枪”

枪管是一段内径约8 mm的铝管，发射子弹的动力来自于几股被拉伸的橡皮筋的弹力，子弹是用长约20 mm的圆形铅笔杆做成，用铅笔做成的撞击杆，子弹遇撞击而射出。发射子弹的能量不大，射程大约在4 m远，子弹轻、小，安全实用，子弹还可做成流线型，进而提高命中率，还使实验装置更富有科学性，给学生留下深刻的印象。

三、利用电磁铁控制解决子弹和“猴子”的“同步问题”

首先，电磁铁是开关闭合的，“猴子”可以改用小网兜代替(如图2所示)，小网兜被电磁铁吸住。接着，手指用力扳动扳机，通过扳机的转动而带动上面的木条转动，使动力橡皮筋伸长(储能)，在枪管里放入子弹并将子弹往枪管内推，使其紧贴撞针。然后，持枪对准网兜(激光点照在网兜中央)，快速将扳机扣到底，扳机与上面的木条脱离，橡皮筋迅速收缩，通过撞针将子弹推出(如图3所示)。同时，由于电磁铁开关紧靠扳机，扳机立刻按压开关按钮使吸住网兜的电磁铁断电(如图4所示)，网兜下落。由于手指扣动扳机是一个连续而快速的过程，可以认为“子弹射出和网兜下落是同时开始的”。

图2

图3

图4

四、通过网兜收集子弹表示射中目标

因为子弹射中猴子的过程和现象比较短促，近处的学生看得见，但远处的学生就不容易看清楚，可以将“猴子”用网兜来替代(如图5所示)。网兜是用医用纱布缝制而成的，网口纱布缝在纸质圆环上，在圆环上固定一枚铁质垫圈。子弹射入网兜后就不会溜走，教师只需将子弹取出来给学生看就能证明已经射准，同时改“射猴”为“射网兜”，也是更为文明的体现。

图5

五、结语

经过多次的修改与完善，实验效果明显，实验过程对于培养学生的兴趣以及创新精神也是大有裨益。