簡易水流式平拋運(yùn)動演示實(shí)驗(yàn)儀

1、用激光光源演示光的干涉和衍射湟中縣第二中學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：張承品第29屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽科技輔導(dǎo)員科技實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目用激光光源演示光的干涉和衍射平拋運(yùn)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(xué)特征是只受重力作用，運(yùn)動學(xué)特征是水平方向勻速直線運(yùn)動，豎直方向自由落體運(yùn)動，是一種典型的勻變速運(yùn)動，其研究方法就是在這兩個(gè)方向進(jìn)行運(yùn)動的合成與分解。理解和掌握本節(jié)知識，有助于學(xué)生學(xué)習(xí)以后的知識，掌握這種方法有助于研究其他的或更復(fù)雜的曲線運(yùn)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(yàn)和學(xué)生的探索或驗(yàn)證性試驗(yàn)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(gè)球同時(shí)在水平方

2、向和豎直方向分別作勻速直線運(yùn)動和自由落體運(yùn)動，主要是讓學(xué)生知道兩種運(yùn)動在豎直方向運(yùn)動時(shí)間相同，從而說明水平拋出的小球在豎直方向自由落體運(yùn)動；二是平拋運(yùn)動演示儀，它主要用來定量驗(yàn)證平拋運(yùn)動的兩個(gè)分運(yùn)動，在此基礎(chǔ)上求出平拋運(yùn)動物體的初速度。本人設(shè)計(jì)的簡易水流式平拋運(yùn)動演示實(shí)驗(yàn)儀是上述實(shí)驗(yàn)中的第二種試驗(yàn)，是在原來試驗(yàn)器材的基礎(chǔ)上稍加進(jìn)行了改進(jìn)，去掉了斜槽軌道，軌道部分由導(dǎo)管和注射器針頭替代，也可以用醫(yī)用點(diǎn)滴系統(tǒng)代替，而平拋運(yùn)動的小球由水替代，可看成有無數(shù)個(gè)由針頭射出的體積很小速度相同的小球組成，優(yōu)點(diǎn)是同一軌跡不需反復(fù)試驗(yàn)描點(diǎn)，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(yùn)動的軌跡。一、主要

3、的儀器器材鐵架臺（自帶長平板）；導(dǎo)管、盛水容器、不同型號注射器針頭（或用全套的點(diǎn)滴系統(tǒng)）；不同的夾子若干，刻度尺兩個(gè)，小橡皮一塊，帶有刻度的有機(jī)玻璃一塊。二、安裝方法如下：1、將兩個(gè)刻度尺按下圖固定在有機(jī)玻璃上，在左上角粘上橡皮塊；2、將有機(jī)玻璃板豎直的用夾子固定在鐵架臺上；3、導(dǎo)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(jī)玻璃板的上端要高），針頭從橡皮塊中水平穿出。三、實(shí)驗(yàn)方法1、調(diào)節(jié)底座使有機(jī)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(gè)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(dǎo)管上的開關(guān)，讓水流從針頭噴出做平拋運(yùn)動

4、。3在玻璃板的背面用筆描繪出水流作平拋運(yùn)動的軌跡4、在軌跡上適當(dāng)?shù)牡胤椒謩e瞄出幾個(gè)點(diǎn)，分別測出水平位移和豎直位移，填入自己設(shè)計(jì)好的表格中。5、數(shù)據(jù)處理：由上表中的對應(yīng)豎直位移求出下落的時(shí)間，然后由水平位移求出水流的初速度。四、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)和試驗(yàn)感受1、與導(dǎo)管相連的進(jìn)氣管應(yīng)與出水管分開，或采用上端開口的容器，以防止出水與進(jìn)氣的同時(shí)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(xì)，水流過細(xì)，在空氣中做拋物線運(yùn)動時(shí)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(xì)的吸管代替。3、關(guān)于從針頭噴出的 水流的速度對實(shí)驗(yàn)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(shí)，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(yīng)大一點(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(yùn)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(shí)驗(yàn)誤差較大，為解決這一問題，在水中適當(dāng)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