可显示轨迹的“平抛运动的规律”探究仪

可显示轨迹的“平抛运动的规律”探究仪作者：李伟辰
来源：《发明与创新·中学生》 2020年第10期
李伟辰
一次上物理课时，老师通过听平抛小球和自由落体小球的落地声音来判断二者是否同时落地，以此演示平抛运动的规律。

由于教室环境嘈杂，当时我并没有听清小球落地的声音，所以在家里重做了一次该实验，但实际操作起来特别困难。

于是，我想自己做一个可显示轨迹的“平抛运动的规律”探究仪。

一、结构设计
依据运动的合成与分解原理、平抛运动的两个分运动性质、冲程开关的即时反应性等进行设计。

（一）用3块电磁铁分别控制平抛小球、自由落体小球、水平匀速运动小球。

（二）设计探究平抛运动竖直方向的运动规律
1.末端可调水平的斜槽使平抛小球获得水平初速度，且斜槽可上、下移动，保证平抛小球与自由落体小球的释放高度相同。

2.斜槽末端设置冲程开关，在抛出平抛小球的同时释放自由落体小球，保证两个小球同步运动。

3.控制自由落体小球的电磁铁可左、右移动，任意调节两个小球之间的水平距离，让两个小球总能在空中相碰，增强实验的可视性。

（三）设计探究平抛运动水平方向的运动规律
1.两个完全相同的末端水平的斜槽分别为平抛小球、水平匀速运动的小球提供相同的水平初速度，且斜槽可上、下移动，满足了两个小球总能在水平轨道上相碰的规律。

2.光滑平直轨道可让小球作匀速运动，自制同步开关能满足两个小球同时运动。

（四）主板设计
探究仪的主板为透明有机玻璃板，可透过玻璃板描绘从末端水平玻璃管中喷出的液体的轨迹，从而使平抛运动的轨迹能一次性画完，并在玻璃板上利用重锤线和刻度尺以及坐标纸处理数据，从理论上证明平抛运动两个分运动的性质。

二、创新点
可以多角度探究平抛运动的规律，避免了传统仪器只能靠耳朵听平抛小球和自由落体小球同时落地的声音而得出结论的弊端，大大增强了实验的可视性。

（指导老师：孙红艳）。