研究平抛运动实验的教学设计

研究平抛运动实验在高中物理中是一个较重要的实验，该实验在教材上先后介绍了三种实验案例，各有优缺点：案例一是以前教材上使用器材定位法，定位准确，但是可操作性较差，实验时间长，耐性差一点的或者动手能力差一点的学生一节课时间根本就无法很难完成计划。而案例二现行教材把该实验进行了改进，增强了可操作性，但是定位精度差，实验误差大。案例三在农村中学不具备条件，无法实现。如何改进实验方法，使实验过程既结果准确又节省时间，就成为摆在我们面前的一个迫切需要解决的问题。现我设计了如下方案：

方案1：（1）在实验用的竖直木板两侧各安装一根金属杆，杆上再水平安装一块长木条（旋转杆上的旋钮可以使木条上升或下降）。

（2）用附有复写纸和白纸的长木条接住平抛小球，根据纸上打出的小点，做出该小球在竖直木板上的射影，就可以确定平抛运动轨迹的一个落点。

（3）调节木条选取不同位置，多次进行该步骤。就可以确定平抛过程的多个落点，从而做出该平抛运动物体的运动轨迹图线。

方案2：（1）在实验用的竖直木板上下各安装一根金属杆，杆上再竖直安装一块长木板（木板可以左右移动）。

（2）调节附有复写纸和白纸的长木板的位置，挡住平抛小球平抛过程中的某位置（复写纸在上并可自由取下，白纸在下固定在木板上），根据纸上打出的小点，做出该小球在竖直木板上的射影，就可以确定平抛运动过程轨迹的一个落点。

（3）调节木板选取不同位置，多次进行该步骤。就可以确定平抛过程的多个落点，从而做出该平抛运动物体的运动轨迹图线。

方案3： （1）先在实验用纸上做出直角坐标系，再用直尺做出一系列水平线。

（2）让尺面与木板表面垂直，使它紧贴一条水平线。让小球从轨道上滚下，观察小球落在尺上的位置，在实验用纸上标出小球的一个落点。

（3）重复上述步骤，可以得到多个小球落点，从而得到该平抛物体的运动轨迹。

方案4：（1）把平抛用小球改为一个圆柱体，在该圆柱体上固定一支毛笔。

（2）把圆柱体从轨道上滚下，让它在纸上画出小球的运动轨迹。

对比上述方案，各有优点，但我个人觉得第二个方案更好。分析如下：

方案1需要进行实验设备改造。由于小球下落到木条上时要跳动几下，造成落点多，对后面的几个步骤有一定的影响。并且实验步骤仍然较多，所以定位速度还是不太理想。方案3定点速度最快，与方法1相似，相比误差更大些，但在误差允许范围内。有一定推广价值。

方案4最快，最方便、直观，直接画出轨迹，但是与所有方法相比误差最大，在学生探究实验中不宜推广，但是在讲平抛运动轨迹时，可以应用。

方案2同方案1一样需要进行实验设备改造，改造难度相仿。但是避免了小球下落到木条上时的跳动，小球与竖直木板接触后反弹只会留下一个点，对后面的几个步骤没有影响。虽然实验步骤仍然较多，但是定位速度和误差大小都控制在一个比较满意的范围，个人认为值得推广。