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2.3 实验5 “射猴”实验


实验 5 “射猴”实验 【实验目的】 研究平抛运动与自由落体运动的等时性关系。 【实验原理】 采用设计的方法,设计实验使“子弹”射出时, “靶”同时在重 力的作用下往下掉。 【实验器材】 纸张、硬木板(或厚书) 、线、自行车车轮的钢丝、铅笔、橡皮 筋及胶布。 【实验设计与步骤】 采用画出有猴子画像的纸作为“枪管” ,铅笔作为“子弹” ,通过 调节硬木板的倾斜度来控制“子弹”发射的

角度。实验控制的关键是 如何使“子弹”发射出去时, “靶”刚好开始下落。

1、用一张纸按图 2.3-17 所示的方法卷成一根“枪管” ,用胶带铁 牢在硬木板(或厚书的硬封面)上,在“枪管”的中部绑扎一根橡皮 筋,用以发射铅笔“子弹” 。 2、在“枪管”中放入铅笔,作为将要发射的“子弹” ,如 2.3-17 所示。 3、在一张纸上画出一只猴子,纸的下端卷入一根自行车车轮的

钢丝,用胶水黏牢,并用线把猴子图挂在支架横杆上,如图 2.3-18 所示。 4、将“子弹”水平对准靶上的“猴子” ,把“枪管”上的橡皮筋 套在铅笔后方的断面上,将铅笔从管中拉出一段,用手指一边压住挂 “猴靶”的线段,一边压住铅笔“子弹” 。 5、松开手,令“猴靶”开始往下落的同时, “子弹”水平射出, 注意观察“子弹”能否射中“猴子” 。 6、重复步骤 4、5,不同的是用另一只手按住挂“猴靶”的线, 保证“子弹”射出时, “猴靶”不往下掉。观察“子弹”是否能射中 “猴子” 。

7、使“枪管”略朝上,再重复步骤 5. 【实验现象与结论】 在实验过程中可以观察到,当“子弹”被射出时, “靶”开始往 下掉,最终“子弹”能射中“猴子” ;当“子弹”被射出时, “靶”不 动,最终“子弹”未能射中“猴子” ,而是射在了“猴子”的下方; 当枪管略往上翘, “子弹”被射出时, “靶”开始往下掉,最终“子弹” 未能射中“猴子” ,而是射在了“猴子”的上方。由实验现象分析得 出结论, 水平跑商出去的 “子弹” 在竖直方向上的运动情况与 “猴靶” 的运动情况一样。也就是说,平抛运动在竖直方向上的分运动为自由

落体运动。 以上实验适合作为学生设计性实验, 研究平抛运动与自由落地运 动的等时性关系, 有利于培养学生的动手能力、 创新精神及合作精神。 若教师想作为演示实验向学生 演示平抛运动与自由落体运动的等时 关系,其操作起来比较麻烦,这时只要使用一些简单的器材组成一下 的实验仪器,就能直观、清洗地将平抛运动与自由落体运动、平抛运 动与匀速直线运动的等时关系演示出来。 实验器材:金属板座、斜槽、小铁球、平行导轨、电磁铁、开关、 电源及导线。 实验装置图如图 2.3-19 所示。

实验设计: 本实验装置可以演示平抛与匀速直线及平抛与自由落 体两组运动的情况。在水平方向上,相等斜度的两个完全一样的斜槽 使两个小球获得相同的初速度,可调节斜槽保证小球水平抛出,探究 在水平方向上平抛和匀速直线的运动相同点;在竖直方向上,小球在 斜槽 滚下撞击装置,使得另一小球在同一高度自由下落,探究在竖 直方向上平抛和自由落体运动的相同点。 本装置利用电磁铁控制运动 开始,提高了实验的精确度;装置斜槽可手动调节,确保小球水平抛 出;两个小球落地时打在薄木板上,确保听到两个小球同时落地的声 音。

实验过程: (1)演示初速度相同的平抛小球和匀速直线运动小球的运动情 况。 ①闭合开关,使两个小球分别吸在电磁铁上。 ②断开开关,使一个小球从斜槽水平抛出,另一个小球以相同的 初速度在水平木板匀速直线运动。 (2) 演示高度相同的平抛小球和自由落体运动小球的运动情况。 ①闭合开关,把一小球吸在电磁铁上,另一小球放置在斜槽末端 的装置上。 ②切断电源,使小球在轨道水平端撞击末端装置后抛出,同时位 于斜槽末端的装置上的另一小球受撞击自由下落。 实验现象: (1)初速度相同的水平抛出的小球和匀速直线运动的小球装在 一起,说明平抛运动的水平方向的分运动可能是匀速直线运动。 (2)高度相同的水平抛出的小球和自由落体的小球同时落地, 说明平抛运动在竖直方向的分运动可能是自由落体运动。


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