(常州市第五中學,江蘇 常州 213001)
平拋運動是一種典型的曲線運動,是高中物理必修2的重點知識.教材中提供了一系列的實驗思想來研究平拋運動,但是這些想法需要我們根據(jù)自己學校的實驗設備進行一些合理的改進,從而更加適合本校的實際情況.筆者在進行平拋運動的教學中,對探究平拋運動的實驗做了一些新的嘗試與創(chuàng)新設計,受到了很好的教學效果,在此將筆者的一些做法與大家交流.
圖1
實驗裝置如圖1所示:A為電磁鐵,B為兩邊帶針的鐵塊,AB間有彈射裝置,由電磁鐵控制使鐵塊獲得初速度,豎直板從內(nèi)到外依次放上導電紙、白紙、導電板.實驗時斷開電源,鐵塊被彈出做平拋運動,導電紙和導電板間加有高壓,使鐵塊兩側(cè)針尖產(chǎn)生火花放電,在白紙上留下平拋運動的點跡.
該實驗適合教師用做演示.教師可將打好點跡的白紙放到實物投影儀下給學生看,并且可以根據(jù)點跡的分布討論平拋運動的規(guī)律.
實驗裝置如圖2所示:將可樂瓶側(cè)面靠底端打一個圓形小孔(建議用電鉆),將可樂瓶裝滿水擰緊瓶蓋,固定在鐵架臺上適當高度,小孔的位置向外以使水能流出做平拋運動,在可樂瓶的前面豎直放置一塊帶有方格的玻璃板,板下放一水槽(可以借用高二油膜法測分子直徑實驗中的方格板和水槽),用兩個支架將板固定住(可以用掛窗簾的回形夾扳成直角卡住),油性筆一支,抹布一塊.
圖2
此實驗適合學生分組進行.將學生分成四人一組,分工合作.實驗時將瓶蓋擰松,水就自然流出做平拋運動,先觀察一會,找好拋出點,再用油性筆盡量快地描下水柱平拋運動的軌跡,根據(jù)軌跡進一步分析平拋運動的規(guī)律.
本實驗誤差來源主要有兩點:(1)水柱平拋本身會發(fā)散.(2)隨著液面不斷下降,水柱平拋的初速度會越來越?。窃诤芏桃欢螘r間內(nèi)完成測量,可以近似認為水柱平拋的初速度不變.此外,不做該實驗時,
只要將瓶蓋擰緊,水就不會流出來,開始實驗時將瓶蓋擰松就可以了,操作比較方便.
實驗裝置如圖3所示,上下兩個相同的傾斜軌道,A小球做平拋運動,C小球在水平軌道上勻速直線運動(用作平拋運動在水平方向分運動的對比),B小球從同一高度作自由落體運動(用作平拋運動在豎直方向分運動的對比),小球分別由三個電磁鐵控制.實驗時讓A、C兩小球從斜軌道的同一高度滾下,當A球開始平拋時,B球同時自由落下,D處放一紙杯,則三個小球應該同時落入杯中.
圖3
該實驗可以先做演示,但這個過程很快,學生不容易看清楚三個小球的運動,可以用數(shù)碼相機的“多段”拍攝功能將該實驗拍攝下來,得到16幅圖片逐楨播放,如果要在多媒體的大屏幕上播放,則必須用數(shù)據(jù)線將相機直接連接到視頻展示臺上.學生可以很清楚地看到AB兩球始終在同一水平線上,AC兩球始終在同一豎直線上.
該實驗比較適合將平拋運動在水平和豎直方向的分運動結(jié)合起來進行對比研究,讓學生多一些直觀感受.
該實驗建議在課前先拍好,拍照的技術(shù)上有一些難度,要求按快門和小球平拋的起點同步,需要兩人配合,反復嘗試,以得到最佳效果,筆者是從近百張照片中選擇了五張較好的,圖4是三個小球的對比實驗照片.
圖4
筆者認為,讓學生參與到實驗的創(chuàng)新設計中來,可以提高學生耐心細致、堅持不懈的科學品質(zhì).其實,只要我們用心去思考,不斷更新自己的思維方式,將新的理念真正滲透到教學行為中,一定會有新的收獲.