有关高中物理实验拓展与完善——以平抛运动为例

孙晓星

(江苏省金山中等专业学校 222115)

在高中物理的实验中,平抛运动实验是一项十分重要的实验，平抛运动是指在物体在只受到重力的环境下，且只有在水平方向上以一定的初速度所抛出物体形成的运动轨迹，我们在物理上称之为平抛运动.在高中物理的平抛实验中,利用实验数据和理论之间的关联进行深入探究,这对学习物理的学生而言能直观得感受到物体在运动过程中的轨迹变化.本文就高中物理实验中的平抛运动为例,进行简要分析.

一、平抛运动的理论基础

在高中的物理理论中，平抛运动的相关知识是一项十分重要的物理知识，在很多情况下都能使用到的物理知识.其定义为：物体在只受到重力环境下，以一定的初速度向水平方向抛出的物体所形成的运动轨迹，我们称之为平抛运动.在物体的运动过程中，水平方向上的物体的受力情况为0，但是在水平方向上物体的初速度为v，在竖直方向上，物体并没有初速度，但是由于受到重力影响，其在垂直方向上的受力是其本身的重力，我们通常称之为mg.在教师教授平抛运动时,利于学生的学习,教师应该在实验之前把平抛运动的各项理论向同学们教授清楚,这样在实验过程中有助于学生们在实验过程中对物体的运动特征做一个全面分析，从物理角度而言，平抛运动就是两种运动的结合体，在水平方向上时物体的匀速直线运动，在竖直方向上则是一种自由落体运动，二平抛运动就是这两种运动的结合.因此在进行平抛运动计算的过程中，我们就可以进行分别计算，再利用平行四边形定则进行核算.

二、对于教材上平抛运动实验分析

1.对实验内容进行拆解分析

平抛运动实验在高中课本中已经给出了实验过程讲解,在实验的过程中,第一步是对物体的选择,平抛运动实验选择的实验对象是一个圆滑的球体,这样在分析其平抛运动的过程中,就对其受到的其他外力的影响忽略不计.第二步 就是进行轨道设计,在平抛过程中,一旦轨道的长度不够,不足以进行多次试验进行数据的比对分析,在最后的结果上就可能出现偏差.使得实验结果与实际理论不符.第三步就是设计小球不同的初始速度,不同的初始速度能够得到不同的结果,这样就对实验后的数据分析有了一个保障.最后一步则是将整个的实验器材放置在一个水平面上进行实验，在实验过程中我们要一边实验一边记录实验数据.在将上述实验器材调试完毕后,还要将小球的下落区域背部放置一个纸板.这样在小球下落后标记小球的下落位置,在小球下落之后，在我们进行实验的设计阶段时由于需要多组数据，来进行分析,我们还应提前在固定支架上固定一支铅笔，这样就可以通过调整铅笔的高度来进行实验,这样得到的实验结果是不同的,就有了多组数据支持数据分析.

2.教材中实验的优缺点

在教材给出的以上实验中,具有简单、易操作的特点,并且以上的实验器材是相对容易获取的,在教材提供的实验中,器材获取比较容易就使得学生们的实验空间比较大,甚至可以人手一套实验器材,这样获取的实验数据相对来说就比较大,使得学生们能够更容易的分析出平抛实验的数据.但是在教材提供的实验过程中,在实际的实验过程中，我们就会发现一些问题，利用这样得到的运动位置往往会与结论位置出现偏差,准确性相对来说较差,这样实验我们所得到的运动轨迹一般情况下与理论上的运动轨迹有着不小的误差.例如:

(1)在实际实验的操作过程中,为了能够得到相对准确的数据和运动轨迹,进行实验的操作人员就需要准备很多一样长度的铅笔而且在实验过程中，还需要不断的对已使用过得铅笔进行削减，只有这样才能保证我们能在小球落地后获取到小球落地的准确位置.这回增加实验难度和许多不必要的操作.

(2)小球在实际实验过程中极易落空.本次实验在实际操作过程中,由于是利用铅笔笔尖做的着陆点的记录,但是在实际的操作过程中会不断移动铅笔的位置,因此在进行着陆点的记录是可能会使得小球多次落空,因而不能画出原有的着陆点,从而影响实验进度.

三、进行平抛运动的实验设计及实验优化

1.实验总体设计和优化教材实验步骤

在进行平抛实验过程中,教材上的实验步骤而言,由于受到实验器材的限定,获取平抛运动的精确位置相对来说比较困难,因此我们对教材上的实验进行了优化,我们可以借助其他工具来获取平抛运动的精确位置,因此笔者结合相关资料进行整理.具体步骤如下: 第一步我们是对已有的实验器材进行优化，利用更加智能的设备进行实验.比如说:平抛实验一体化设备和平抛实验模拟平台，这些设备都要比教材上的设备获取到的信息更加精确，准确度也高，获取到平抛运动的物体着陆点相对精确,还能保证实验的科学性和规范性.但是这种实验器材一般造价较高,因此一个学校可能就 一台两台的实验设备,实验设备的局限性就导致学生们不能全部进行实际的实验操作,因此也在一定的程度上限制了平抛实验的进行.

2.对教材上的平抛实验进行优化.

笔者通过实践实验过程发现,我们也可以在原有的实验器材上进行升级改造，从而降低操作难度,以此来达到实验的优化目的.比如说：我们在实验的过程中，教材上的实验时，小球在下落后是小球触碰笔尖来标记小球的下落位置，我们可以将这一环节进行升级改造，如果我们将小球的下落位置固定，然后再使用一些其他的手段进行小球下落位置的标记，我们就能尽量的减少小球在定位上的问题.有效的提升实验效率.我们还可以利用细沙代替铅笔笔尖,这样在实验过程中小球通过不同的着陆点着陆时就能相对精确的记录小球的下落位置.并且这样做的好处不仅仅如此,在小球降落到细沙上时,小球不会发生位移,还不用进行更换纸张来确定小球的着陆位置.利用细沙进行替换纸张的操作能减少更换纸张的时间,缩短实验过程,提高实验效率.

3.实验过程中的注意事项

在实验过程中出现的问题进行记录总结,在完成实验后我们好对产生的问题进行分析.在高中的课堂实验过程总,我们不能完全按照教材上的实验步骤进行实验.例如本文所研讨的平抛运动为例,首先我们在实验之前就应该做好充足的准备工作,对实验的步骤进行分解,这样才能更好的了解实验过程.也可以让学生们进行小组讨论,或者是让学生们多多与教师沟通,这样对于我们对实验的完善,优化整个的实验环节有着不小的作用.在实际进行实验操作过程中,一旦我们的实验结果出现了实验误差较大的情况时,我们就应该在第一时间进行误差的判断,看实验误差是具体出现在什么地方,及时分析出问题的所在.最后我们在实验过程中应规范实际操作者的实验步骤和实验规范,做到保证实验的能顺利进行.

综上所述,本文对高中实验中的平抛运动进行了简要分析,对于平抛运动的实验步骤进行了优化,本文将这些问题进行了简单的优化,使得整个的实验过程能尽可能的准确无误，以保证实验准确性和效率性,让学生们在根本上去解读平抛运动,提升学生的知识水平.