【摘要】物理實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣，是高中物理學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容.本文通過(guò)對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)探究實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，從不同角度對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)進(jìn)行觀測(cè)和記錄，探究平拋運(yùn)動(dòng)的相關(guān)規(guī)律，并列舉例題進(jìn)行講解，以期幫助學(xué)生更深入地理解平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果.

【關(guān)鍵詞】平拋運(yùn)動(dòng)；高中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1 教材實(shí)驗(yàn)原型

1.1 實(shí)驗(yàn)知識(shí)梳理

實(shí)驗(yàn)原理 平拋運(yùn)動(dòng)的物體在水平方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，在豎直方向?yàn)樽杂陕潴w運(yùn)動(dòng)[1].

實(shí)驗(yàn)器材 實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，器材包括金屬小球、斜滑槽、固定支架、木板、網(wǎng)格紙、圖釘、刻度尺、重錘、鉛筆.

實(shí)驗(yàn)步驟 略.

1.2 例題講解

例題 某學(xué)校興趣小組的學(xué)生為了探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，搭建了如圖2所示的裝置，并利用頻閃儀和照相機(jī)拍攝小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，已知頻閃儀的閃光間隔是0.05s，作為背景的紙板與小球運(yùn)動(dòng)軌跡所在平面平行，紙板上方格的邊長(zhǎng)為5cm，某次試驗(yàn)后拍攝到的照片如圖3所示.

（1）當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到圖3中A點(diǎn)位置時(shí)，求此時(shí)小球水平方向和豎直方向的速度分別為多少；

（2）根據(jù)圖3中小球影像的高度差，求當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?

解 （1）小球在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)位置時(shí)，由圖3可知，其水平方向速度為vx=5×10－20.05m/s=1.0m/s.小球在豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間的平均速度可知，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)位置時(shí)，其豎直方向的速度為vy=8.6+11.0×10－22×0.05m/s≈2.0m/s，即小球在水平方向的速度為1.0m/s，豎直方向的速度約為2.0m/s.

（2）在豎直方向上，根據(jù)Δy=gt2，解得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹椋?/p>

g=13.4+11.0－8.6－6.1×10－20.12m/s2=9.7m/s2.

2 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

2.1 水平方向運(yùn)動(dòng)規(guī)律探究實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的原理，物體在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng).因此實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路為取兩個(gè)完全相同的小球，一個(gè)小球以某一初速度在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)小球以同樣的初速度做平拋運(yùn)動(dòng)，然后觀察兩個(gè)小球的運(yùn)動(dòng)情況.根據(jù)以上思路，可設(shè)計(jì)如圖4所示實(shí)驗(yàn)裝置，將兩個(gè)相同的弧形軌道在豎直方向一高一低安裝好，然后將兩個(gè)小球分別放在弧形軌道的最高點(diǎn)，同時(shí)松開讓兩球自然滾下，便可觀察到平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向的運(yùn)動(dòng)情況.

2.2 豎直方向運(yùn)動(dòng)規(guī)律探究實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

研究平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，根據(jù)理論分析可知，平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng).則實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路為：取兩個(gè)完全相同的小球，一個(gè)小球從某一高度做自由落體運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)小球從同一高度做平拋運(yùn)動(dòng)，然后觀察兩個(gè)小球的運(yùn)動(dòng)情況[3].根據(jù)以上思路，可設(shè)計(jì)如圖5所示實(shí)驗(yàn)裝置，在同一高度上放置兩個(gè)小球，通過(guò)擊打彈簧片，給小球A一個(gè)初速度，使其做平拋運(yùn)動(dòng)，同時(shí)小球B被松開開始做自由落體運(yùn)動(dòng)，便可觀察到平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向的運(yùn)動(dòng)情況.

2.3 平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律探究實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

上面內(nèi)容分別在水平方向和豎直方向上對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，而為了更形象地觀察平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，設(shè)計(jì)了如圖6所示的實(shí)驗(yàn)裝置，將復(fù)寫紙和白紙釘在平木板上，小球從斜槽自由滑下做平拋運(yùn)動(dòng)撞擊到木板，在白紙上留下痕跡，通過(guò)等距調(diào)整木板和斜槽末端的距離，在白紙上留下多個(gè)小球落點(diǎn)，得到小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，即可驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律.

3 結(jié)語(yǔ)

本文旨在通過(guò)對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)探究實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以提高學(xué)生對(duì)物理學(xué)的理解和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?通過(guò)對(duì)三種創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，結(jié)合例題的詳細(xì)講解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其動(dòng)手能力和科學(xué)探究精神，一方面期望能讓學(xué)達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果，另一方面也能提高他們對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的理解.

參考文獻(xiàn)：

[1]楊瑞華，周鳳雛，殷喜喜等.創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)提升科學(xué)素養(yǎng)——以簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)水平分速度特點(diǎn)為例[J].湖南中學(xué)物理，2023，38（06）：74-77.