[发明专利]一种斜向上抛物体运动规律简易抛射仪与研究方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及实验仪，尤其涉及一种斜向上抛物体运动规律简易抛射仪与研究方法。

背景技术

斜抛运动是中学物理教学中的一项重要内容，斜抛运动是以一定初速度将物体与水平方 向成某一角度斜向上抛出，先是沿着曲线上升，升到最高点后又沿着曲线下降。为了学习上 的方便，斜抛运动可以分解成两个方向上的分运动：一个是沿着水平方向上的分速度 v_x＝v₀cosθ和竖直方向上的分速度v_y＝v₀sinθ，在水平方向上，物体不受力，做匀速直线运 动，速度等于v_x，在竖直方向上做竖直上抛运动，初速度等于v_y。斜抛运动的教学重点为斜 抛物体的运动规律及特点，教学难点为斜抛运动的两个分运动特点，而在中学实际教学中， 严格的斜抛运动实验仪几乎没有，常常采用喷水方法来演示，采用保持容器内水面高度不变 情况下，在容器底部设置一水管，一般是通过改变喷水嘴的方向来改变抛射角，在抛射角小 的时候，射程随着抛射角的增大而增大，当抛射角达到45°时，射程最大，继续增大抛射角， 射程反而减小，水流的射高一直是随着抛射角的增大而增大的。这样的实验仪很难保证在不 同出水角度下，射出水的初速度相同，很难具体实现斜抛运动重点和难点的研究，再者，教 师就是通过举一些发射炮弹的例子来帮助学生理解斜抛运动规律和特点的。采用这样一种演 示仪不便于操作，演示起来也不太方便，而且不容易将斜抛运动教学的重点与难点讲清楚， 更难以将斜抛运动进一步深入研究和剖析。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足,提供一种结构合理，实验效果好的斜向上抛物体运 动规律简易抛射仪与研究方法。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

这种斜向上抛物体运动规律简易抛射仪，包括底座，所述底座下设置支撑腿，支撑腿上 端设有长方体凹槽，在长方体凹槽中间固定有量角器与抛射枪，量角器与支撑杆固定，抛射 枪可以随转动轴转动，抛射枪末端设有小球，抛射枪转动轴侧面设有固定螺丝，在小球所放 位置后设有阻挡凸，在平行于小球运动轨迹所确定平面侧面竖直放置有方格屏；数码相机固 定在支架上，数码相机视场覆盖整个定位抛体坐标的方格屏。

作为优选：所述抛射枪包括射击枪杆和射击枪杆弹簧，所述射击枪杆弹簧尾部设有手拉 环。

作为优选：所述底座上设有平衡块。

作为优选：所述方格屏为毫米方格屏或画布。

斜向上抛物体运动规律简易抛射仪的研究方法,包括如下步骤：

步骤一，仪器调节：将底座调成水平，将方格屏挂立在与抛射体小球运动轨迹(抛射枪 转动)平面平行的侧面位置，使之成为抛射体小球运动投影背景，松开抛射枪固定螺丝，转 动抛射枪，使之抛射枪中间指示线对准量角器中对应刻度；

步骤二，将数码相机支架放在对准方格屏画布的中央位置，根据室内明暗程度布设照明 灯，并调节照明灯的亮度；

步骤三，钩住抛射枪的手拉环，将射击枪杆与射击枪杆弹簧一同拉起，将数码相机拨至 动画状态，并在打开数码相机快门3秒钟后，放开抛射枪手拉环，抛射枪中的射击枪杆撞击 小球，小球被射出并在空中运动，待小球落地，再按动快门停止动画拍摄。

本发明的有益效果是：

1、设计的简易抛射仪，实现了相同弹簧伸长长度下，不同斜抛角抛出的小球能够以相同 的速度抛出的实验条件，以有利于研究抛射距离随抛射角的变化关系；

2、采用了毫米方格屏(画布)确定小球坐标位置，不但提高了实验精度，也有利于比较 相同时间间隔抛射体(小球)在水平方向运动距离的变化情况，从而证明抛射体(小球)在 水平方向做匀速直线运动，以及以怎样的抛射角抛出距离最远之目的；

3、采用了数码相机对抛射体(小球)进行动画拍摄，来确定抛射体(小球)时空位置， 有利于研究抛射体(小球)的运动规律与特点。

附图说明

图1是整体结构示意图；

图2是抛射角为33.5°的整体结构示意图；

图3是抛射角为33.5°已拉起射击枪杆的斜抛装置状态图；

图4是抛射角为33.5°小球运动轨迹图；

图5是斜抛运动研究系统组合示意图；

图6是精度为1°的量角器；

图7是相隔1/15秒小球的各像点位置；