自制可显示轨迹的平抛运动规律探究仪设计与制作详解

在物理课上，

老师听着球的平抛，

自由落体的球撞击地面的声音

为了判断两者是否同时落地，

这证明了平投运动的规律。

由于教室环境嘈杂，

当时我并没有清楚地听到球落地的声音。

于是我在家又重新做了一次实验

但实际操作起来却特别困难。

然后，

我想自己做一个可以显示轨迹的

“平抛运动定律”探索者。

可显示轨迹的“平抛运动定律”浏览器

山东省济宁市兖州区第一中学|学校

李一辰|作者

孙红艳|导师

一

结构设计

该设计基于运动合成与分解的原理、平投运动的两种运动特性以及行程开关的即时反应性。

(1)用三个电磁铁控制平抛球、自由落体球、水平匀速运动球。

(2)设计探索平抛运动垂直方向的运动规律

1、末端可调水平滑槽，使平抛球获得水平初速度，滑槽可上下移动，保证平抛球和自由落体球的释放高度为相同的。

2、溜槽末端安装行程开关，在抛平球的同时释放自由落体球，保证两球同步运动。

3、控制自由落体球的电磁铁可左右移动，两球之间的水平距离可任意调节，使两球始终在空中碰撞，增强实验的可视性。

(3)设计探索水平投掷运动的运动规律

1、两个相同的水平滑槽端部为平抛球和水平匀速运动的球提供相同的水平初速度，并且滑槽可以上下运动，使两个球始终运动在同一位置。水平轨道上的碰撞规则。

2、平滑笔直的轨道让滚珠匀速运动，自制的同步开关让两个滚珠同时运动。

(4)主板设计

探索者的主板是一块透明的有机玻璃板。透过玻璃板可以追踪末端水平玻璃管喷出的液体的轨迹，这样平抛运动的轨迹一下子就能画出来，用重锤敲在玻璃板上。使用线条、比例尺和方格纸来处理数据，并从理论上证明平抛运动的两个子运动的性质。

二

创新点

可以从多个角度探究平抛运动的规律，避免了传统仪器只能通过听平抛球和自由落体球同时落地的声音才能得出结论的缺点。这极大地提高了实验的可见性。