改装平抛运动实验器做平抛实验

1改装原因
　　
　　在做“研究平抛物体的运动”这个高一物理学生分组实验时，多数学校使用的是J2154平抛运动实验器。不同厂家生产的该实验器，其结构基本相同，都有承接小球的水平横梁滑槽，但其槽宽有所不同，一种槽宽大于小球的直径，另一种是槽宽略小于小球的直径。教材要求学生通过实验要描出平抛物体运动的轨迹，并求出平抛物体的初速度。其描迹方法是先用眼睛粗略地确定做平抛运动的小球在坐标纸上某一值处的值，再用铅笔较准确地确定小球通过的位置，记录在坐标纸上。我们在教学中发现，学生采用这种粗略的记点描迹法误差很大，实验操作也较困难。而上述两种实验器均为该实验方法设计的，后一种实验器虽然可通过小球落入槽内时挤压复写纸把点记录在坐标纸上，使描点难度有所降低，但由于小球落入槽内时不能立即停止，其记录的点迹也就不是个点了，所以，在这些“点”上描出的轨迹，误差还是很大。为了减小误差和降低操作难度，我们把上述“平抛运动实验器”进行了改装，取得了较好的教学效果。
　　
　　2改装方法
　　
　　用起子把实验器的两根金属杆上的螺丝取下，拆开竖直面板，然后从金属杆上取出横梁滑槽，再把滑槽翻转过来（使滑槽的下表面朝上）装回到金属杆上，之后，把竖直面板按原样固定在金属杆上，便改装完毕，如图1（横梁滑槽已翻转）。
　　

　　3实验方法
　　
　　（1）把实验器放在水平桌面上，调节底座上螺丝，使重垂线跟竖直面板的竖直线重合，保证斜槽轨道的横段处在水平位置上。
　　
　　（2）把坐标纸固定在竖直面板上，并使纸上的轴跟重垂线平行，轴和轴的交点（坐标原点）处于斜槽轨道末端，并与放入末端的小球底部相平，这个坐标原点比竖直面板上所标原点刚好低了小球的半径。取其为原点，是因为在下步打点描迹时记录的是小球底部落在横梁滑槽上表面的印点，而不是球心的位置，但小球底部和球心所做平抛运动的性质是相同的。
　　
　　（3）剪取一条长度跟坐标纸宽度相同、宽度跟横梁宽度相同的坐标纸，两端用双面胶平贴在横梁滑槽的上表面上，纸面上再放一条复写纸带。从斜槽轨道滚下而做平抛运动的小球落在横梁上时，便在纸带上打出一个点来，以此来记录某时刻运动小球的位置。
　　
　　（4）把贴有纸带的滑槽沿金属杆向上滑到顶端，拧紧两端的螺丝，然后让小球从斜槽的某一固定位置自由滑下，落到复写纸上后便把落点打在纸带上，拿开复写纸，再用铅笔通过印点垂直于坐标纸的位置上记录一个点，以后依次把横梁滑槽下移适当距离后，用同样的方法确定其他各点的位置，如图2所示。
　　

　　（5）取下坐标纸，根据记录的一系列点，用平滑的曲线画出小球做平抛运动的轨迹。
　　

　　4改进后的优点
　　
　　（1）整个装置的改装简单易行，无需增加配件和费用。
　　
　　（2）采用打点描点的方法描绘平抛小球的运动轨迹，实验操作简单、易被学生掌握，点迹位置准确、实验误差小。