专利名称：平抛运动实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种平抛运动的实验装置，具体涉及的是2004年5月第一
版，2004年7月第一次印刷的，经全国中小学教材审定委员会2004年初审通过
的，由人民教育出版社、课程教材研究所，物理课程教材研究中心编著的，人
民教育出版社出版的，普通高中课程标准实验教科书课本第38-40页《物理必
修(2)》第六章《曲线运动》中"探究平抛运动的规律一节的实验装置的一种
改进。
背景技术：
教材中所编排的图中所示的实验，尽管实验构思巧妙，取材简单，实验简 陋，达到了一定的实验目的，但在实际操作中，难以保证沿水平方向抛出的球 与自由下落的球的同时性、同时由于学生人数较多，周围环境的影响，叫学生 听两小球同时落地的声音，特别是后几排，学生很难听到，另外，平抛运动在 水平方向上的分运动是靠分析平抛运动的轨迹上的距离而得出的，没有实验的 真实性。
由此可见，教材所编排的平抛运动实验装置缺乏一定的可操作性，完整性， 为了给学生探究活动留下完整美好的印象，就必须对这个实验进行改进。
实用新型内容
本实用新型要解决的问题是l.验证平抛运动是由初速度为V。沿水平方向 上的匀速直线运动和沿竖直方向上的自由落体运动的合运动。2.两轨道中钢球 运动的同时性。3.当平抛运动钢球离开轨道口时与竖直自由落体运动的同时性。 4.利用数码相机拍摄下来的数据转换到计算机或液晶投影屏幕上，来分析各种运动的状态。
本实用新型要解决问题是这样实现的 一种平抛运动实验装置，包括底座、
锁紧螺母、调平螺丝、竖直面板、平抛轨道、x轴和y轴方向上的标尺以及x轴 和y.轴方向上标尺的压紧装置等，其特征是所述的平抛轨道入口处带有电磁 铁，出口处有控制开关；所述的平抛轨i道下面还有一带水平轨道的平抛轨道， 所述带水平轨道的平抛轨道与所述平抛轨道结构一致，且两个平抛轨道入口处 带有的电磁铁由同一开关控制；所述带水平轨道的平抛轨道通过锁紧螺母锁紧
在y轴方向上的轨道上，但所述带水平轨道的平抛轨道通过调节锁紧螺母可以
在y轴方向的轨道上下平移；所述竖直面板上还有一电磁铁，所述竖直面板上 的电磁铁可以在所述竖直面板顶部的水平方向左右移动；所述竖直面板上的电 磁铁由所述的平抛轨道出口处的控制开关控制，且竖直面板上的电磁铁所吸引 的钢球在开始作自由落体运动的时刻满足与平抛轨道出口处所抛出的钢球在同 一时刻、处于同一水平线的高度位置。
由于采用了上述技术方案，1.保证了平抛运动与沿水平方向上的匀速直线 运动和沿竖直方向上的自由落体运动的同时性。2.改变水平运动的轨道和竖直 自由落体运动的不同位置，可以更好的验证实验的正确性。3.利用数码相机与
计算机配合处理，可以清楚看到在相同时间间隔内，平抛运动下落的距离与竖 直自由落体运动下落的距离相等，并在某一时刻两球相碰的情景，改变竖直自 由落体的位置，同样两球相碰。同样通过实验，还可以看到在相同时间间隔内， 平抛运动的钢球离开轨道口的距离，与作匀速直线运动的钢球离开轨道口的距 离处处相等，当两球运动到一定距离后相碰，相碰点与改变水平轨道位置无关。 同时还可以进一步验证做平抛运动的钢球与作匀速直线运动和竖直自由落体的 钢球同时运动时，在某一时刻三球相碰的精彩情景。使平抛运动实验装置具有较好的可操作性，完整性，可以为学生探究活动留下完整美好的印象。以下结合附图对本实用新型作进一步说明-
图1为本实用新型的一种平抛运动的实验装置示意图中1、底座，2、锁紧螺母，3、调平螺丝，4、 y轴方向上的轨道，5、
y轴方向上的标尺，6、带水平轨道的平抛轨道，7、 y轴方向上的标尺压紧装
置，8、电磁铁，9、平抛轨道，10、控制开关，11、 x轴方向上标尺压紧
装置，12、 x轴方向上的标尺，13、带水平轨道的平抛轨道的压紧装置，14、竖
直面板，15、竖直档板。
具体实施方式
在
图1中，按图中所示安装实验器材，先调节调平螺丝3使底座1保持水 平状态，锁紧锁紧螺母2，安装好x轴方向上标尺12和y轴方向上标尺，用x 轴方向上标尺压紧装置11和y轴方向上的标尺压紧装置7压紧，调节带水平轨 道的平抛轨道的压紧装置13，可以使带水平轨道的平抛轨道6在y轴方向上的 轨道4中上下移动至某一位置，左右移动竖直面板上的电磁铁8可以使自由落 体运动移动至某一位置。
当将钢球分别放置至所述平抛轨道9与处在任一水平位置的所述带水平轨 道的平抛轨道6的电磁铁8下，合上所述平抛轨道9与所述带水平轨道的平抛 轨道6的电磁铁8的同一控制开关(图中未标出)时，平抛轨道9和水平运动 轨道6上的电磁铁8开始工作，分别吸着钢球；打开所述同一控制开关，平抛 运动轨道9上的钢球与水平运动轨道6上的钢球同时开始运动；由于所述带水 平轨道的平抛轨道与所述平抛轨道结构一致，所以可以保证即平抛运动轨道9 上的钢球被抛出开始作平抛运动时，带水平轨道的平抛轨道6上的钢球同时在 其自身的水平运动轨道上开始作水平运动，直至当平抛运动轨道9上的钢球运 动到带水平轨道的平抛轨道6的某一位置处时两球相碰；上下移动改变水平运动轨道6的位置，作同样的运动，两球还是相碰，只不过相碰的位置不同而异， 用数码相机拍摄下来的图中看出，在相同时间间隔内，作平抛运动的钢球离开 抛物点的距离与作匀速直线运动的钢球的距离处处相等，这充分证明了平抛运 动存在一个水平方向上的匀速直线运动的分运动。
当分别合上所述平抛轨道9的电磁铁8的控制开关(图中未标出)、所述控
制竖直面板14上的电磁铁8的平抛轨道9出口处的控制开关10时，平抛运动 轨道9上和竖直自由下落运动上的电磁铁8开始工作，分别吸着钢球，当断开 所述平抛轨道9的电磁铁8的控制开关，平抛运动轨道9上的钢球开始运动， 当钢球快要离开轨道口时，碰到了所述控制竖直面板14上的电磁铁8的平抛轨 道出口处的控制开关IO，控制开关10即刻断开，这时所述控制竖直面板14上 的电磁铁8吸着的钢球立刻开始作自由落体运动，这是由于所述控制竖直面板 14上的电磁铁8与电源及平抛轨道出口处的控制开关10处于同一个控制回路； 当运动到某一时刻，作平抛和自由落体运动的钢球相碰；左右移动所述控制竖 直面板14上的电磁铁8改变自由落体运动钢球的位置，同样作平抛和自由落体 运动的钢球还是相碰，只不过相碰位置不同而异，从数码相机拍摄图中发现， 在相同时间间隔内，作平抛运动的钢球离开轨道口的距离与自由落体下落的距 离始终相等，这就证明了平抛运动存在一个竖直方向上的自由落体运动的分运 动。
为了进一步验证匀速直线运动和自由落体运动都是平抛运动的分运动，将 上述两个实验合并在一起做，接通所述电磁铁8以及所述控制竖直面板14上电 磁铁8的平抛轨道9出口处的控制开关10，这时平抛运动轨道上的电磁铁8， 竖直面板上的电磁铁8，带水平轨道的平抛轨道6上的电磁铁8分别都吸着钢球。 当断开平抛轨道9的电磁铁8和带水平轨道的平抛轨道6上的的控制开关(图 中未标出)时，会出现重复上述两个实验，可以发现三种运动着的钢球，平抛 运动的钢球、水平运动的钢球、自由落体运动的钢球，即平抛运动轨道9上的 钢球开始作平抛运动的钢球，带水平轨道的平抛轨道6上的、在水平运动轨道上同时作水平运动的钢球，以及平抛轨道9出口处的控制开关10控制的竖直
面板14上的电磁铁8控制的钢球也在同时作自由落体运动的钢球,运动到某一
时刻时三球相碰，改变匀速直线运动的轨道即上下移动改变水平运动轨道6的
位置和左右移动所述控制竖直面板14上的电磁铁8改变自由落体运动钢球的位
置，实验结果三球还是相碰，只不过相碰点不同而异，这就有力证明了平抛运
动可以分解为匀速直线运动和自由落体运动。
当只用平抛运动轨道9时，同样可以用该实验装置，用描迹画出平抛运动的 图线，方法是在竖直面板14上铺一张白纸，白纸用y轴方向上的标尺5和x 轴方向上的标尺12夹住。当钢球作平抛运动时，通过目测，把定位卡用手按放 在相应位置，当钢球较顺利通过定位卡片时，用笔在卡片的小缺口处点个黑点， 也就是小球平抛运动轨道上的一个位置，用同样的方法，依次记录下平抛轨迹 上的一系列位置。(实验时钢球必须从同一位置滚下，可以把电磁铁的位置作为 作参点)然后用平滑的曲线把记下的黑点位置连接起来，就得到了钢球作平抛
运动的轨迹，通过标尺上测出义、少坐标上的距离，用公式""""^。就可
以计算出该钢球作平抛运动时的速度及运动时间"
另外，需要说明的是，对于本行业所属技术人员来说，本实用新型的一种 平抛运动的实验装置还可以有许多等效变化，如平抛运动轨道的形状变化，控 制开关电磁铁的控制方式的变化，等等，这些等效变化均应属于本实用新型的 一种平抛运动的实验装置的保护范围之中。
权利要求1、一种平抛运动实验装置，包括底座、锁紧螺母、调平螺丝、竖直面板、平抛轨道、x轴和y轴方向上的标尺以及x轴和y轴方向上标尺的压紧装置的等，其特征是所述的平抛轨道入口处带有电磁铁，出口处有控制开关；所述的平抛轨道下面还有一带水平轨道的平抛轨道，所述带水平轨道的平抛轨道与所述平抛轨道结构一致，且两个平抛轨道入口处带有的电磁铁由同一开关控制；所述带水平轨道的平抛轨道通过锁紧螺母锁紧在y轴方向上的轨道上；所述竖直面板上还有一电磁铁；所述竖直面板上的电磁铁由所述的平抛轨道出口处的控制开关控制。
专利摘要本实用新型涉及一种平抛运动实验装置，包括底座、锁紧螺母、调平螺丝、竖直面板、平抛轨道、x轴和y轴方向上的标尺以及x轴和y轴方向上标尺的压紧装置的等；所述的平抛轨道入口处带有电磁铁，出口处有控制开关；平抛轨道下面还有一带水平轨道的平抛轨道，且两者的平抛轨道结构一致，两个平抛轨道的电磁铁由同一开关控制；带水平轨道的平抛轨道可以在y轴方向的轨道上下平移；竖直面板上还有一电磁铁，可以在竖直面板顶部的水平方向左右移动，且由所述的平抛轨道出口处的控制开关控制。由于采用了上述技术方案，使平抛运动实验装置具有较好的可操作性，完整性，可以为学生探究活动留下完整美好的印象。
文档编号G09B23/10GK201378380SQ20092011260
公开日2010年1月6日 申请日期2009年1月15日 优先权日2009年1月15日
发明者赵绍兴 申请人:赵绍兴