一種斜向上拋物體運動規(guī)律簡易拋射儀與研究方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明專利涉及實驗儀，尤其涉及一種斜向上拋物體運動規(guī)律簡易拋射儀與研究 方法。
【背景技術】
[0002] 斜拋運動是中學物理教學中的一項重要內容，斜拋運動是以一定初速度將物體與 水平方向成某一角度斜向上拋出，先是沿著曲線上升，升到最高點后又沿著曲線下降。為了 學習上的方便，斜拋運動可以分解成兩個方向上的分運動：一個是沿著水平方向上的分速 度 Vx = VQC〇S0和豎直方向上的分速度Vy = VQSin0，在水平方向上，物體不受力，做勻速直線 運動，速度等于vx，在豎直方向上做豎直上拋運動，初速度等于v y。斜拋運動的教學重點為斜 拋物體的運動規(guī)律及特點，教學難點為斜拋運動的兩個分運動特點，而在中學實際教學中， 嚴格的斜拋運動實驗儀幾乎沒有，常常采用噴水方法來演示，采用保持容器內水面高度不 變情況下，在容器底部設置一水管，一般是通過改變噴水嘴的方向來改變拋射角，在拋射角 小的時候，射程隨著拋射角的增大而增大，當拋射角達到45°時，射程最大，繼續(xù)增大拋射 角，射程反而減小，水流的射高一直是隨著拋射角的增大而增大的。這樣的實驗儀很難保證 在不同出水角度下，射出水的初速度相同，很難具體實現斜拋運動重點和難點的研究，再 者，教師就是通過舉一些發(fā)射炮彈的例子來幫助學生理解斜拋運動規(guī)律和特點的。采用這 樣一種演示儀不便于操作，演示起來也不太方便，而且不容易將斜拋運動教學的重點與難 點講清楚，更難以將斜拋運動進一步深入研究和剖析。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現有技術不足，提供一種結構合理，實驗效果好的斜向上 拋物體運動規(guī)律簡易拋射儀與研究方法。
[0004] 為實現上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案：
[0005] 這種斜向上拋物體運動規(guī)律簡易拋射儀，包括底座，所述底座下設置支撐腿，支撐 腿上端設有長方體凹槽，在長方體凹槽中間固定有量角器與拋射槍，量角器與支撐桿固定， 拋射槍可以隨轉動軸轉動，拋射槍末端設有小球，拋射槍轉動軸側面設有固定螺絲，在小球 所放位置后設有阻擋凸，在平行于小球運動軌跡所確定平面?zhèn)让尕Q直放置有方格屏;數碼 相機固定在支架上，數碼相機視場覆蓋整個定位拋體坐標的方格屏。
[0006] 作為優(yōu)選:所述拋射槍包括射擊槍桿和射擊槍桿彈簧，所述射擊槍桿彈簧尾部設 有手拉環(huán)。
[0007] 作為優(yōu)選:所述底座上設有平衡塊。
[0008] 作為優(yōu)選:所述方格屏為毫米方格屏或畫布。
[0009] 斜向上拋物體運動規(guī)律簡易拋射儀的研究方法，包括如下步驟：
[0010] 步驟一，儀器調節(jié):將底座調成水平，將方格屏掛立在與拋射體小球運動軌跡(拋 射槍轉動）平面平行的側面位置，使之成為拋射體小球運動投影背景，松開拋射槍固定螺 絲，轉動拋射槍，使之拋射槍中間指示線對準量角器中對應刻度；
[0011] 步驟二，將數碼相機支架放在對準方格屏畫布的中央位置，根據室內明暗程度布 設照明燈，并調節(jié)照明燈的亮度；
[0012] 步驟三，鉤住拋射槍的手拉環(huán)，將射擊槍桿與射擊槍桿彈簧一同拉起，將數碼相機 撥至動畫狀態(tài)，并在打開數碼相機快門3秒鐘后，放開拋射槍手拉環(huán)，拋射槍中的射擊槍桿 撞擊小球，小球被射出并在空中運動，待小球落地，再按動快門停止動畫拍攝。
[0013] 本發(fā)明的有益效果是：
[0014] 1、設計的簡易拋射儀，實現了相同彈簧伸長長度下，不同斜拋角拋出的小球能夠 以相同的速度拋出的實驗條件，以有利于研究拋射距離隨拋射角的變化關系；
[0015] 2、采用了毫米方格屏（畫布)確定小球坐標位置，不但提高了實驗精度，也有利于 比較相同時間間隔拋射體(小球)在水平方向運動距離的變化情況，從而證明拋射體(小球） 在水平方向做勻速直線運動，以及以怎樣的拋射角拋出距離最遠之目的；
[0016] 3、采用了數碼相機對拋射體（小球)進行動畫拍攝，來確定拋射體（小球)時空位 置，有利于研究拋射體(小球)的運動規(guī)律與特點。
【附圖說明】
[0017] 圖1是整體結構示意圖；
[0018] 圖2是拋射角為33.5°的整體結構示意圖；
[0019]圖3是拋射角為33.5°已拉起射擊槍桿的斜拋裝置狀態(tài)圖；
[0020]圖4是拋射角為33.5°小球運動軌跡圖；
[0021 ]圖5是斜拋運動研究系統(tǒng)組合示意圖；
[0022]圖6是精度為1°的量角器；
[0023]圖7是相隔1/15秒小球的各像點位置；
[0024]圖8是excel擬合拋體軌跡；
[0025]圖9是速度矢量三角形；
【具體實施方式】
[0026] 下面結合實施例對本發(fā)明做進一步描述。下述實施例的說明只是用于幫助理解本 發(fā)明。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還 可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權利要求的保護范圍 內。
[0027] 如圖1所示為整體結構示意圖，1、支撐腿，2、支撐桿固定螺絲，3、底座，4、平衡塊， 5、支撐桿，6、精度為1°量角器(如圖6所不），7、手拉環(huán)，8、拋射槍，9、射擊槍桿，10、射擊槍桿 彈簧，11、固定螺絲，12、小球，13、鋼球阻擋凸，14、拋角對準線，15、毫米方格屏(畫布）。
[0028] 如圖5所示是斜拋運動研究系統(tǒng)組合示意圖，01、數碼相機支架腿;02、數碼相機支 架底座;03、數碼相機上下移動支撐桿;04、數碼相機;041、數碼相機廣角鏡頭;042、數碼相 機快門線;05、數碼相機固定螺絲。
[0029] 拋射體裝置各部分間連接：
[0030] 底座3下設置3個支撐腿1，支撐桿5用螺絲2固定于底座3上，底座3放一平衡塊4，支 撐桿5上端設置一長方體凹槽，在長方體凹槽中間固定一量角器6與拋射槍8,量角器6與支 撐桿固定，拋射槍8可以隨轉動軸轉動，轉動至某一角度α是以拋射槍中間線14與量角器6對 應刻度為準，小球12斜拋角度α固定后，拋射槍8將用拋射槍8固定螺絲11固定，實驗時為了 防止射擊槍桿9被拉開小球12隨射擊槍桿9滾下，在小球12所放位置后設置一阻擋凸13，在 小球12被拋出后，為了記錄小球12在空中運動的瞬間位置，在平行于小球12運動軌跡（即拋 射槍轉動)所確定平面?zhèn)让尕Q直放置一毫米方格屏15,如圖1所示;為了記錄拋出小球12在 空中運動軌跡，采用了數碼相機04攝像，數碼相機04固定在數碼相機可以上下移動的支架 03上，由數碼相機04固定螺絲05固定，數碼相機04帶有廣角鏡頭041，視場覆蓋整個定位拋 體坐標的毫米方格屏15,攝像開始與結束采用數碼相機快門線042控制。如圖1至圖6所示。
[0031] 實驗步驟：
[0032] 1、儀器調節(jié):該實驗需要兩人配合來完成。將底座3調成水平，將毫米方格屏15掛 立在與拋射體小球12運動軌跡(拋射槍8轉動)平面平行的側面位置，使之成為拋射體小球 運動投影背景，松開拋射槍8固定螺絲11，轉動拋射槍8,使之拋射槍8中間指示線14對準量 角器6中對應刻度拋射角α;
[0033] 2、將數碼相機04支架01、02、03放在對準毫米方格屏畫布15的中央位置，根據室內 明暗程度布設照明燈，并調節(jié)照明燈的亮度；
[0034] 3、一人用手鉤住拋射槍8的手拉環(huán)7,將射擊槍桿9與射擊槍桿彈簧10-同拉起，另 一人將數碼相機04撥至動畫狀態(tài)，并在打開數碼相機04快門042后大約3秒鐘(數1、2、3)后， 放開拋射槍8手拉環(huán)7，拋射槍8中的射擊槍桿9撞擊小球12，小球12被射出并在空中運動，待 小球12落地，再按動快門042停止動畫拍攝，數碼相機04就會把小球12運動過程動畫全部拍 攝下來。
[0035] 研究方法：
[0036] 1、取下數碼相機04中的磁卡，通過UBS接口接入電腦，從桌面上雙擊'我的電腦'， 進入界面后，從磁卡文件夾