簡易水流式平拋運動演示實驗儀

1、用激光光源演示光的干涉和衍射湟中縣第二中學實驗設計：張承品第29屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽科技輔導員科技實驗項目用激光光源演示光的干涉和衍射平拋運動是高中物理新教材必修課2中的很重要的主干知識，其動力學特征是只受重力作用，運動學特征是水平方向勻速直線運動，豎直方向自由落體運動，是一種典型的勻變速運動，其研究方法就是在這兩個方向進行運動的合成與分解。理解和掌握本節(jié)知識，有助于學生學習以后的知識，掌握這種方法有助于研究其他的或更復雜的曲線運動，因此這節(jié)課在高中物理中有較高的地位，而做好課堂演示試驗和學生的探索或驗證性試驗也是至關(guān)重要的。傳統(tǒng)的演示儀器主要有兩類，一是平拋豎落儀，是讓兩個球同時在水平方

2、向和豎直方向分別作勻速直線運動和自由落體運動，主要是讓學生知道兩種運動在豎直方向運動時間相同，從而說明水平拋出的小球在豎直方向自由落體運動；二是平拋運動演示儀，它主要用來定量驗證平拋運動的兩個分運動，在此基礎上求出平拋運動物體的初速度。本人設計的簡易水流式平拋運動演示實驗儀是上述實驗中的第二種試驗，是在原來試驗器材的基礎上稍加進行了改進，去掉了斜槽軌道，軌道部分由導管和注射器針頭替代，也可以用醫(yī)用點滴系統(tǒng)代替，而平拋運動的小球由水替代，可看成有無數(shù)個由針頭射出的體積很小速度相同的小球組成，優(yōu)點是同一軌跡不需反復試驗描點，初速度穩(wěn)定不變，描跡快，一氣可成，還可定性演示各類拋體運動的軌跡。一、主要

3、的儀器器材鐵架臺（自帶長平板）；導管、盛水容器、不同型號注射器針頭（或用全套的點滴系統(tǒng)）；不同的夾子若干，刻度尺兩個，小橡皮一塊，帶有刻度的有機玻璃一塊。二、安裝方法如下：1、將兩個刻度尺按下圖固定在有機玻璃上，在左上角粘上橡皮塊；2、將有機玻璃板豎直的用夾子固定在鐵架臺上；3、導管、盛水容器、注射器針頭連接起來，將盛水容器固定在鐵架臺支柱上（要比有機玻璃板的上端要高），針頭從橡皮塊中水平穿出。三、實驗方法1、調(diào)節(jié)底座使有機玻璃板上的刻度水平，插入橡皮塊的針頭水平，鐵架臺的平板上放上一個小的盤子，用來盛水，防止水流到桌子上面。2、上面的容器內(nèi)裝滿水，打開導管上的開關(guān)，讓水流從針頭噴出做平拋運動

4、。3在玻璃板的背面用筆描繪出水流作平拋運動的軌跡4、在軌跡上適當?shù)牡胤椒謩e瞄出幾個點，分別測出水平位移和豎直位移，填入自己設計好的表格中。5、數(shù)據(jù)處理：由上表中的對應豎直位移求出下落的時間，然后由水平位移求出水流的初速度。四、實驗注意事項和試驗感受1、與導管相連的進氣管應與出水管分開，或采用上端開口的容器，以防止出水與進氣的同時水流中斷，使針頭噴出的水流平穩(wěn)連續(xù)。2、從針頭噴出的水柱不宜過細，水流過細，在空氣中做拋物線運動時在空氣阻力下會使水平速度減小的較快，豎直方向的速度也會影響，會產(chǎn)生較大的誤差，可以采用大號針頭或換用很細的吸管代替。3、關(guān)于從針頭噴出的 水流的速度對實驗的影響，速度大，水流受到的空氣阻力大，因此，容器中水位到針頭的高度不宜過高，一般低于80cm較好；高度差太小時，由于水的表面張力的作用會凝聚成水滴滴下，不會噴射水柱，一般高于40cm為好。4、盛水的容器截面應大一點為好，這樣做的目的，就是在水流從噴頭噴出的過程中，水位下降很小，在同一次實驗的一兩分鐘內(nèi)噴射速度保持不變，以保證所有的水流在相同的運動軌跡上。4、水流噴出后，在急劇下落的過程中水柱會散開，呈飛濺狀，這一過程中，實驗誤差較大，為解決這一問題，在水中適當添加融水的膠體或其它物質(zhì)，以增加水的凝聚力，有條件的可以用油類物質(zhì)代替，另