基本信息
- 项目名称：
- 平抛运动实验装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本实验装置使用了一个透明有机玻璃板使之与固定有坐标纸的木板平行，且把透明有机玻璃板放置在一个有固定导轨的木板基座上，且导轨上有刻度，使透明有机玻璃板可以在轨道上滑动，以此来调节木板间的距离，这样就能够用大小不同的小球进行实验。由于小球自身涂有的石墨划出运动的轨迹，便于实验者直接通过透明有机玻璃板观察小球运动的状况，从而达到只抛出一次小球，且不用描点，从而使实验人为造成的误差极大的减小。
- 详细介绍：
- 本实验装置使用涂有石墨的小铅球，使小球在平抛运动过程中可以直接在坐标纸上划出平抛运动的轨迹。为使小球能够划出轨迹，本实验装置设计了一个透明有机玻璃板使之与固定有坐标纸的木板平行，且把透明有机玻璃板放置在一个有固定导轨的木板基座上，且导轨上有刻度，使透明有机玻璃板可以在轨道上滑动，以此来调节木板间的距离，这样就能够用大小不同的小球进行实验。使用透明有机玻璃板还是为了便于演示，便于实验者直接通过透明有机玻璃板直接观察小球运动的状况，从而达到只抛出一次小球，且不用描点而由小球自身涂有的石墨划出运动的轨迹，从而使实验人为造成的误差极大的减小。考虑到小球在运动过程中受到摩擦力，可能影响实验结果，除了给小球表面涂上石墨可以减小摩擦外，还要求透明有机玻璃板平整且光滑，同时也考虑到用此装置实验小球受到的是滚动摩擦，且时间比较短，因此实验误差比较小，实验具有较高的可行性和准确性。 将有刻度的斜槽（8）固定在木板（9）上,将坐标纸（4）用图钉（5）固定在木板（3）上，将固定有坐标纸(4)的木板(3)固定于双导轨基座（1），将玻璃板（2）安装于双导轨基座（1）上使之与木板平行，将固定有斜槽的木板（9）置于实验桌（7）上，将安装了木板（3）透明有机玻璃板（2）的双导轨基座（1）与斜槽（8）水平末端对接。 利用此装置进行试验时，用游标卡尺测实验小球（6）的直径；在小铅球(6)的表面必须均匀的涂上石墨，要求铅球的体积比较小；将坐标纸(4)固定在木板(3)上，用重垂线检验坐标纸是否竖直，然后将其固定于双导轨基座（1）之上；检测固定有斜槽(8)的木板(9)是否水平，选定斜槽(8)的水平末端所在的点为坐标原点O，然后确定X轴，Y轴。将玻璃板（2）置于有刻度的导轨基座（1）上，调节玻璃板（2），读出透明有机玻璃板（2）与木板(3)之间的距离，使之略大于实验铅球的直径，而且还要保证玻璃板(2)与木板(3)平行；将小球从斜槽(8)上某一位置释放。实验结束后，取下坐标纸（4），在小球留下的轨迹上取几个点，分别用刻度尺测量x值和y值；最后，利用公式y= gt 和x=v t求出小球做平抛运动的初速度，在计算出v 的平均值，或对平抛运动的运动规律加以研究。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本实验装置使用涂有石墨的小铅球，使小球在平抛运动过程中可以直接在坐标纸上划出平抛运动的轨迹。为使小球能够划出轨迹，本实验装置设计了一个透明有机玻璃板使之与固定有坐标纸的木板平行，且把透明有机玻璃板放置在一个有固定导轨的木板基座上，且导轨上有刻度，使透明有机玻璃板可以在轨道上滑动，以此来调节木板间的距离，这样就能够用大小不同的小球进行实验。使用透明有机玻璃板还是为了便于演示，便于实验者直接通过透明有机玻璃板直接观察小球运动的状况，从而达到只抛出一次小球，且不用描点而由小球自身涂有的石墨划出运动的轨迹，从而使实验人为造成的误差极大的减小。考虑到小球在运动过程中受到摩擦力，可能影响实验结果，除了给小球表面涂上石墨可以减小摩擦外，还要求透明有机玻璃板平整且光滑，同时也考虑到用此装置实验小球受到的是滚动摩擦，且时间比较短，因此实验误差比较小，实验具有较高的可行性和准确性。 技术关键，一是小球的选取，必须选取体积较小的铅球，且保证石墨在小球表面涂抹均匀，以此保证小球可以划出痕迹；二是必须保证固定有斜槽的木板水平；三是固定在木板上的坐标纸必须用重垂线检验是否竖直；四是玻璃板与木板平行且间距稍大于小球的直径；五是装有透明有机玻璃板和木板的双导轨基座与斜槽末端水平部分的对接，必须使小球滚出斜槽水平末端时能顺利进入有玻璃板和木板组成的平行板中。
科学性、先进性
- 此实验装置是利用平抛运动的运动规律（即平抛运动是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的复合运动的规律）来设计，利用平抛运动的轨迹来验证平抛运动的规律。 利用此实验装置进行试验可以避免很多人为造成的误差，可以利用石墨质地软具有润滑作用来减小摩擦；且石墨质地软容易划出痕迹，实验过程中利用这一点，在小球表面均匀涂抹上石墨，使小球在坐标纸上划过时与其上留下小球的运动轨迹，然后利用此轨迹研究平抛运动的运动规律，相比原有实验利用眼睛直接观察 ，具有很大的进步；且利用导轨将固定有坐标纸的木板固定，透明玻璃板置于其上可以滑动，而将玻璃板调到与固定木板之间距略大于实验小球的直径时，就能保证铅球在坐标纸上画出痕迹。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 图纸
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点及优势 本实验装置技术特点在于简单易操作，在实验过程中可以减少人工操作，实验装置使用涂有石墨的小铅球，使小球在平抛运动过程中可以直接在坐标纸上划出平抛运动的轨迹，相比原有实验可以使误差减小很多，实验现象明显，演示性强，实验数据准确度高。 适用范围 在中学课堂中进行演示，也可用于实验室对平抛运动进行研究 推广前景市场分析经济效益 本实验装置可以在中学实验教学中得到推广，用以研究平抛运动规律。此装置简易，可操作性强，成本低，有很强的实用性，可以在中学物理教学中大面积推广。
同类课题研究水平概述
- 在国内中学物理现有平抛实验最常见的实验法中，有的必须多次抛出小球，多次直接用眼睛观察物体的运动轨迹，在实验过程中轨迹不直观明了，加之此实验的可重复性比较差，造成不同的人测出的实验数据相差比较大，由此产生较大的误差，实验平抛运动的轨迹不具有直观性；在教科书上还采用了频闪照相的方式获得平抛运动的轨迹，这一方法虽然准确性很高，但是不适用于在中学实验中采用，而且不能让学生直接去观察，平抛轨迹是事后做出的不利于学生对平抛运动的理解；还有的方法，在中学物理实验中还采用安装挡板的方法，此种方法依旧不能避免多次释放小球，多次打点的弊端；国内现有的中学物理平抛运动中很多试验装置都不同程度的具有一定的缺陷，没有既让学生容易操作，又直观易理解的简单实验装置。
