新编高中《物理》第一册(必修)第五章第三节《平抛物体的运动》一节中,为了说明平抛运动可以分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动,安排了一个演示实验和一张频闪照片。对于此演示实验,笔者认为从学生的角度来看是比较容易理解的,但对于频闪照片来说,由于大多数的学校都没有此类实验设备,教师上课时只能对着这张照片来进行分析,说服力不强,假若现场能够做一平抛实验,当场显示出平抛物体的运动轨迹,然后让学生利用前面已经学习过的知识,自己由实验得出结论,则课堂效果一定要好的多。但用利用何种器材来做此实验以便作出平抛物体的运动轨迹呢?笔者下面介绍一种实验方法,器材简单易找,实验现象直观明了。现介绍如下,与大家共享。

实验器材:

输液用盐水瓶一个,输液线一条,边长40cm左右的白色矩形塑料板一块,铁架台三个个,包装用泡沫塑料一小块。

实验准备:

盐水瓶里装满水,用红墨水染成红色,然后用黑色(或深色)水彩笔在白色塑料板上以两相邻边为坐标轴、每2cm为一格画成坐标网格,再将包装用泡沫塑料用胶水(或双面胶)粘在塑料板的一个角上。

实验步骤:

(1)将一个铁架台放在讲桌上,然后把装满红水的输液瓶倒置挂于铁架台上端,将输液管一端插入输液瓶塞内,同时再另插一根两端开口的细管。

(2)将另外两个铁架台放于地上,使它们分别夹在白色塑料板底部两端,保持塑料板竖直向上,坐标轴水平。

(3)将输液管另一端的针头从泡沫塑料中水平穿过,使其与白色塑料板保持有3mm左右的距离(防止水流溅到板上),出口方向和某一水平坐标线相重合。输液瓶的安装方式如图1,整个实验装置如图2所示。

(4)用手控制输液管上的流量调节器,使水流从针口喷出(注意:这里水流不要碰到塑料面板,而是平行塑料板平面射出),此时的持续水流即可认为是水平抛运动的轨迹。调节转轮使水流喷出速度至合适大小,可使水流的轨迹形成如图1所示的图样并经过A、B、C三点。

(5)设针口水流喷出点为坐标原点O,让学生观察分析图2中的A、B、C三点的坐标情况,进而自己分析得出结论。

注意事项:

(1)若喷出水流流速太小,可适当升高输液瓶的高度,加大输液瓶和水流喷出口之间的高度差。

(2)插入瓶中的另一根细管的作用,是保持从喷嘴射出水流的速度,使其不随瓶内水面的下降而减小。这是因为该管上端与空气相通,A处水的压强始终等于大气压,不受瓶内水面高低的影响。因此,在水面降到A处以前的很长一段时间内,都可以得到稳定的细水柱。

(3)此实验中白色塑料板也可用玻璃板代替,为提高清晰度,可在玻璃板的背面粘贴一同样大小的白纸,白纸上画上坐标,这样坐标和水流的轨迹将更容易观察。

(4)为防止水流淌到教室地面,可在地上适当位置放一塑料盆来接住喷射出的水流。

(5)有条件的学校还可用数码(摄)相机将此现象拍摄下来,然后利用电教设备投影到大屏幕上,则现象更加直观明了。