平抛运动演示仪
一、教具制作人单位、姓名:德清县第一中学 梁振华、李国
二、教具适用学科:高中物理
三、制作材料:亚克力板、电磁铁、电容式接近开关、LED灯组等。
四、教具简介
(一)教具装置图
(二)仪器特点及用途
1.特点
(1)采用激光雕刻加工、制作轨道,保证两个小球的初速度相同。
(2)采用灵敏度高的电容接近开关,精确控制平抛运动和自由落体运动同时开始。
(3)利用高亮度的LED背光,减小录像时的曝光时间。
(4)内置电源和线控开关,提高实验的便捷性。
(5)底部装有调整高度的脚垫,方便调节斜槽末端水平。
2.用途
本实验装置可以利用手机的慢动作摄影功能,能够在课堂上对平抛运动的运动过程进行清晰的观察,同时可以进行平抛运动与水平方向匀速运动、自由落体运动的对比,并可以定量探究平抛运动的规律。
(三)使用方法
1.实验一:利用慢动作回放观察平抛运动
在课堂教学时,用手机的慢动作摄影功能拍摄平抛运动过程,同时利用同屏功能可快速方便观察平抛运动过程,在动态运动过程中分析讨论平抛运动特点。
2.实验二:逐帧播放
将拍摄的视频利用无线或有线的方式上传至电脑,在电脑上播放时采用逐帧播放的方式播放视频(笔者所使用的播放器软件为Potplayer),将运动定格,能够利用背景板上的刻度更为细致的比较所拍摄的三种运动的关系。
3.实验三:利用PPT快速制作频闪照片
在拍摄平抛运动时采用了120帧的摄像格式,也就是每秒拍摄120张照片,即拍摄每张画面的时间间隔为1/120秒。如果利用拍摄平抛运动的片段,将下落过程中的每一帧画面合成为一张图片,这样就成了小球平抛运动的频闪照片,时间间隔为1/120秒。但是利用专业的图像处理软件合成比较费时,难于应用于课堂教学,宜采用在PPT中快速制作“频闪照片”。
4.实验四:定量探究平抛运动
利用逐帧播放或制作的频闪照片可以读出小球的坐标,并将数据记录在EXCEL中。
利用EXCEL中研究小球运动过程中x、y坐标关系,在表格中插入图表,观察数据点的分布情况。在图线中添加趋势线拟合各点,确定x、y坐标之间满足的关系。可以发现平抛运动中小球的运动轨迹为抛物线。
5.实验五:计算平抛运动初速度
利用记录的数据,利用公式计算平抛运动抛出至运动到各点之间的时间,然后利用公式计算平抛运动的初速度。