自制惯性演示仪

在教科版八年级物理下册第二十六页的讨论交流问题“免费旅游的办法可行吗？”中提出了：由于地球在自转，当人跳起很高后再落回地面时，就可能落在别的地方，从而实现免费旅游。这一问题对于初中学生来说难以理解。为了更直观地分析，笔者自制了一个惯性演示仪，使乒乓球从匀速运动的小车上被竖直弹出，最终又落回小车上。现将自制惯性演示仪介绍给大家，供教学参考。

1 仪器组成部件及制造

笔者利用生活中的物品，经再次加工组装制成惯性演示仪，如图1所示。

图1 惯性演示仪结构示意图

其中：①是用小米手机盒做成的仪器底座；②是用内径比乒乓球稍大的塑料铅笔筒做成的发射筒；③是用1.8 mm的钢丝加工做成直径比发射筒内径稍小的大弹簧，作为发射器；④是用雪碧大饮料瓶颈部部分做成的接收器；⑤是用1.8 mm的铁丝根据杠杆原理做成的触发器；⑥是用直径比发射筒内径稍小的瓶盖和长细线组装在一起来控制大弹簧形变的控制器；⑦是实验室中的大轮平板小车；⑧是用固定气球的塑料杆做成的压弹簧用的细长杆；⑨是实验用乒乓球。

2 仪器工作原理及操作

实验时，用细长杆把大弹簧压缩到最短，同时拉动细线，并将其套在触发器的触发杆A上。再把乒乓球放入发射筒中，这样就准备就绪。当外力使触发器上的触发杆B沿逆时针转动时，其凸出处将释放触发杆A，触发杆A将顺时针转动，又将释放细线，这时大弹簧将弹起，发射筒内的乒乓球被竖直弹出，做竖直上抛运动。

3 用自制惯性演示仪做实验

如图2所示，把一长木板左端适当垫高一些，使小车刚好能沿斜面匀速下滑。再在长木板旁边放一个固定的倒立的L型金属杆，这样轨道就准备好了。把组装好的惯性演示仪放在长木板垫高的一端，给它一定的初速度使其匀速下滑。当小车运动到倒立L型金属杆时，触发器上的触发杆B碰到倒立L型金属杆的水平部分而转动。触发器被触发，乒乓球被弹出，乒乓球做斜上抛运动，最终又落回其接收器中。

图2 实验装置示意图

这一现象直观地说明，乒乓球弹出后在原运动方向上的运动状态未改变，和小车的运动是一样的。这是乒乓球惯性的体现，从而加深了学生对惯性知识的理解。再让学生讨论教材中的问题“免费旅游的办法可行吗？”就容易多了。

在教科版八年级物理下册第二十六页的讨论交流问题“免费旅游的办法可行吗？”中提出了：由于地球在自转，当人跳起很高后再落回地面时，就可能落在别的地方，从而实现免费旅游。这一问题对于初中学生来说难以理解。为了更直观地分析，笔者自制了一个惯性演示仪，使乒乓球从匀速运动的小车上被竖直弹出，最终又落回小车上。现将自制惯性演示仪介绍给大家，供教学参考。1 仪器组成部件及制造笔者利用生活中的物品，经再次加工组装制成惯性演示仪，如图1所示。图1 惯性演示仪结构示意图其中：①是用小米手机盒做成的仪器底座；②是用内径比乒乓球稍大的塑料铅笔筒做成的发射筒；③是用1.8 mm的钢丝加工做成直径比发射筒内径稍小的大弹簧，作为发射器；④是用雪碧大饮料瓶颈部部分做成的接收器；⑤是用1.8 mm的铁丝根据杠杆原理做成的触发器；⑥是用直径比发射筒内径稍小的瓶盖和长细线组装在一起来控制大弹簧形变的控制器；⑦是实验室中的大轮平板小车；⑧是用固定气球的塑料杆做成的压弹簧用的细长杆；⑨是实验用乒乓球。2 仪器工作原理及操作实验时，用细长杆把大弹簧压缩到最短，同时拉动细线，并将其套在触发器的触发杆A上。再把乒乓球放入发射筒中，这样就准备就绪。当外力使触发器上的触发杆B沿逆时针转动时，其凸出处将释放触发杆A，触发杆A将顺时针转动，又将释放细线，这时大弹簧将弹起，发射筒内的乒乓球被竖直弹出，做竖直上抛运动。3 用自制惯性演示仪做实验如图2所示，把一长木板左端适当垫高一些，使小车刚好能沿斜面匀速下滑。再在长木板旁边放一个固定的倒立的L型金属杆，这样轨道就准备好了。把组装好的惯性演示仪放在长木板垫高的一端，给它一定的初速度使其匀速下滑。当小车运动到倒立L型金属杆时，触发器上的触发杆B碰到倒立L型金属杆的水平部分而转动。触发器被触发，乒乓球被弹出，乒乓球做斜上抛运动，最终又落回其接收器中。图2 实验装置示意图这一现象直观地说明，乒乓球弹出后在原运动方向上的运动状态未改变，和小车的运动是一样的。这是乒乓球惯性的体现，从而加深了学生对惯性知识的理解。再让学生讨论教材中的问题“免费旅游的办法可行吗？”就容易多了。

文章来源：《中国惯性技术学报》 网址: http://www.zggxjsxbzz.cn/qikandaodu/2020/1119/401.html