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水平拋射與自由落體

文/國立臺中第一高級中學自然科專任教師 張宇靖

 

十幾年前參加物理教學及示範研討會,開始接觸教具製作,十年前負責高中物理學科中心業務,以推廣演示教學為重點工作。陸續接觸到很多教具的開發、製作,也收集了很多教具。但是有許多的教具製作困難,需要很好的工藝技術及經驗,而且做好後需要很多空間收藏。要推廣有點困難,老師們上課使用的機會也不多。因此開始找一些隨手可用的材料製作教具,這些教具使用過後如果不保存起來,下次要用時還可以很快的再做一個。這樣就可以方便的運用在教學上了。

我挑選了幾個簡單的教具預定陸續在此分享,請各位讀者不吝指教。因大多已不記得是看誰表演過,或在哪本書上看過,如有遺漏未提,敬請見諒,並來函指正(作者信箱:ycchang@tcfsh.tc.edu.tw)。

作品原理:

水平拋射的物體的運動狀況,在鉛直方向的分量與自由落體是相同的。當一個硬幣彈出時,另一硬幣做自由落體運動,可由硬幣落地的聲音知道二者是同時著地。因為平拋運動的物體即使飛得再遠,其著地時間仍和自由落體相同。

這個教具很容易製作,可讓學生清楚感覺到拋體運動鉛直與水平方向的分量獨立性。有使用過的老師分享,以前上課要花很多時間說明,現在只要操作一兩次,學生就懂了。

所需材料:

  • 30 cm 鋼尺一支
  • 硬幣 2 個
  • 厚紙一張

製作說明:

找一張包裝盒的厚紙板,如圖 1 畫線。

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圖 1

剪下畫好的長方形,再將其中的實線剪開,剪好後將虛線彎折。(如圖2)

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圖 2

以膠帶將剪好的厚紙板黏好(如圖 3),除背後的縫不用黏外(是要將鐵尺穿入的),其他都用膠帶黏好。

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圖 3

做好的教具如圖 4。

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圖 4

操作說明:

手持鐵尺舉高,將鐵尺彎曲後再放開(圖 5),使一硬幣以平拋運動的方式彈出,而另一硬幣則自由落體掉下來,可藉由落地的聲音來觀察二者是否同時落地(如圖 6)。操作時要注意兩個硬幣是否在同一水平面上,可多操作幾次試試。也可故意將角度改變,說明斜拋與自由落下的時間不同。

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圖 5

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圖 6

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物理好好玩 X 物理雙月刊

物理好好玩內的文章來自於中華民國物理學會旗下科普雜誌「物理雙月刊」,透過國內物理實作專家為讀者帶來許多有趣及簡易的物理教具、玩具製作;利用隨手可得之器具及材料,來展示許多物理現象,是本專欄最大的特色。快點跟我們一起玩物理吧!