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        自制平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)演示儀

        2009-07-13 05:34:12郭來(lái)有
        關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)

        郭來(lái)有

        在中學(xué)物理課本中,平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的做法有多種,但是,除了閃光照像的方法外,其它方法都沒(méi)法準(zhǔn)確地描繪出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡,不能利用平拋運(yùn)動(dòng)軌跡中的點(diǎn)來(lái)分析平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,實(shí)驗(yàn)存在著不能深入研究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的缺限?,F(xiàn)在介紹一種自制的實(shí)驗(yàn)儀器,能夠較準(zhǔn)確地用描點(diǎn)法畫(huà)出做平拋運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡,而且設(shè)備造價(jià)低,趣味性強(qiáng),實(shí)驗(yàn)效果好,教師和學(xué)生可以自己制作。自己操作。既能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力,又能幫助學(xué)生深刻地理解和掌握平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律。下面將制作這種實(shí)驗(yàn)儀器的方法介紹給大家。

        1制作方法

        1.1制作演示板

        選一塊平整的長(zhǎng)方形鋼板,厚1mm,長(zhǎng)0.6m,寬0.5m。用2cm×2cm規(guī)格的小角鐵,在鋼板四邊做成邊框,將邊框的接頭及邊框與鋼板之間用電焊機(jī)焊接在一起。(1演示板)。

        1.2制作底座

        截取寬8cm,長(zhǎng)30cm,厚6mm的鋼板兩條,在兩端分別鉆上直徑為8mm的孔,用絲錐攻出螺紋,旋入螺栓。把這兩個(gè)鋼板焊接在演示板0.6m長(zhǎng)的那—側(cè)邊框上。焊接時(shí)要注意演示板與底座應(yīng)垂直,要放在鋼條的中間,兩個(gè)鋼條距演示板兩端的長(zhǎng)度應(yīng)相等。

        1.3發(fā)射槽的制作

        找一段圓弧形鋁合金槽。用電鉆在槽的下部和演示板左上角各鉆兩個(gè)孔,孔的直徑3mm,在槽和演示板之間墊人薄木片,用平頭螺栓把槽固定在演示板上,使槽中心線(xiàn)與演示板豎直面的距離為2cm。然后,取一段長(zhǎng)3cm直徑為1.8cm的圓柱形木頭,用橡皮條束縛在鋁合金槽的上端,用來(lái)限定平拋運(yùn)動(dòng)物體的出發(fā)高度,(4,發(fā)射槽;5,小木片;6,圓柱形木頭)。

        1.4調(diào)平裝置

        到五金商店買(mǎi)—個(gè)圓錐形重錘,在其尾部穿上線(xiàn)繩,制成調(diào)平用重錘。用1mm厚的薄鋼板裁取兩個(gè)寬30cm長(zhǎng)10cm的小鋼條。取其中一個(gè)鋼條,用砂輪機(jī)將其前端磨尖后,用手鉗將磨尖部分向上彎折90°,另一個(gè)鋼條用電鉆在其前端鉆一個(gè)直徑為0.2mm的小孔。然后,將這兩個(gè)小鋼條用鉆孔、螺栓固定的方法安裝在演示板右端上、下兩側(cè)的邊框上,被磨尖的小鋼條在下側(cè)。尖端部分朝上,另一個(gè)在上側(cè)。把重錘上的線(xiàn)從上邊鋼條的孔中穿過(guò),懸掛起來(lái),重錘與下邊小鋼條朝上的尖端靠近,但不要接觸。在安裝小鋼條時(shí)應(yīng)注意讓上邊鋼條的穿線(xiàn)孔和下邊鋼條朝上的尖端應(yīng)在同一條豎直線(xiàn)上。這樣就制成了演示儀的調(diào)平裝置。(7,重錘;8,上側(cè)小鋼條;9,下側(cè)小鋼條)。

        1.5描點(diǎn)器

        用直徑為2mm的鐵絲做成的圓環(huán)形狀,圓環(huán)的直徑為2cm,圓環(huán)柄長(zhǎng)0.7cm,再用1mm厚的鋼板裁成直徑為1cm的小圓片,把圓環(huán)柄焊接到小圓片的圓心上。然后,取一個(gè)直徑為1cm,厚2mm的圓形紐扣磁鐵,用“哥倆好”膠粘在圓形鐵片下邊。這樣就制成了演示儀的描點(diǎn)器,描點(diǎn)器要多做幾個(gè)。(10,圓環(huán);11,圓環(huán)柄;12,小圓片;13,紐扣磁鐵;14,描點(diǎn)器)。

        1.6接收器

        參考描點(diǎn)器的做法,制做一個(gè)直徑為4cm的環(huán),在柄的下端焊接—個(gè)直徑為2cm的圓片,與一個(gè)直徑為2cm的紐扣磁鐵粘在一起。然后在圓環(huán)上做—個(gè)布兜,用來(lái)接收做平拋運(yùn)動(dòng)的玻璃球。(15,接收器)。

        1.7玻璃球

        選直徑為1.8cm的黑色或紅色玻璃球作為平拋運(yùn)動(dòng)的物體。選用玻璃球可以避免磁鐵的磁性干擾,黑色或紅色小球與背景色對(duì)比明顯,便于觀(guān)察。

        1.8畫(huà)坐標(biāo)

        做成平拋運(yùn)動(dòng)演示儀后。用小砂輪機(jī)對(duì)邊角毛刺進(jìn)行打磨,刷上白漆,同紅色漆畫(huà)上水平方向和豎直方向的坐標(biāo)軸,應(yīng)當(dāng)以發(fā)射槽下端口上放置小玻璃球后。球心的高度為坐標(biāo)原點(diǎn)。(16,坐標(biāo)軸)。

        2調(diào)試和使用

        旋轉(zhuǎn)調(diào)整演示儀底座上的四個(gè)螺栓,讓重錘與下面向上的尖端在同一豎直線(xiàn)上,此時(shí),演示板處于豎直狀態(tài),發(fā)射槽的最下端圓弧的切線(xiàn)應(yīng)該是水平線(xiàn)。

        利用磁鐵與演示板之間的磁性吸引力,取四個(gè)鈕扣磁鐵在四個(gè)角把一張坐標(biāo)紙固定在演示板上,坐標(biāo)紙上的坐標(biāo)要與演示板上的坐標(biāo)軸吻合,把描點(diǎn)器吸放在坐標(biāo)紙上,把發(fā)射槽上端的圓木調(diào)整好高度,這樣就可以做實(shí)驗(yàn)了。(17,繪圖紙:18,固定坐標(biāo)紙的紐扣磁鐵)。

        3實(shí)驗(yàn)操作方法

        3.1取一個(gè)描點(diǎn)器吸放在發(fā)射槽的下端,水平方向距離坐標(biāo)原點(diǎn)為2cm,然后,在豎直方向上下移動(dòng)描點(diǎn)器,讓釋放后的玻璃球正好從圓環(huán)中穿過(guò)。

        3.2在水平方向上每間隔2cm放置多個(gè)描點(diǎn)器。并在豎直方向上下移動(dòng)這些描點(diǎn)器,使從同一高度釋放出的玻璃球恰好能穿過(guò)每一個(gè)描點(diǎn)器的圓環(huán),落人接收器的布兜中。

        3.3用鉛筆圍繞描點(diǎn)器下端的圓形小磁鐵在坐標(biāo)紙上畫(huà)圓,然后將描點(diǎn)器拿掉,確定這些圓的圓心點(diǎn),連接圓心點(diǎn),就得到了一條平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡圖。改變小球出發(fā)的高度,還可以描出多條平拋運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)動(dòng)軌跡圖。

        4優(yōu)點(diǎn)及不足

        用這種演示儀可以把單純地觀(guān)察平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡轉(zhuǎn)化為直觀(guān)、科學(xué)地描繪平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡,并可以根據(jù)軌跡上的點(diǎn)分析運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,在教學(xué)中既可以把平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),也可以設(shè)計(jì)成探索性實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生根據(jù)坐標(biāo)紙上的點(diǎn)自己總結(jié)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律;既可以設(shè)計(jì)成教師操作的演示實(shí)驗(yàn),又可以設(shè)計(jì)成學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生自己動(dòng)手操作。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,小玻璃球次第穿越圓環(huán)落人接收器布兜的過(guò)程,充滿(mǎn)了趣味性,讓學(xué)生感到既新奇又不可思議,從而極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

        同時(shí)。這種儀器也存在不足,在制作過(guò)程中不可避免地會(huì)形成工藝方面的誤差。比如,底座與演示板的焊裝是否垂直,圓環(huán)的尺寸大小是否準(zhǔn)確,調(diào)平裝麓是否精確,發(fā)射槽下端安裝是否正確等。另外在操作實(shí)驗(yàn)時(shí),如坐標(biāo)紙的放置,描點(diǎn)器圓心的確定等,也會(huì)給實(shí)驗(yàn)造成誤差。

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