自制直线运动综合演示板

对物体运动的研究是物理学产生和发展的源头之一，而直线运动是学习力学的重要基础。

高中物理新课标(必修1)，关于运动的描述(第一章)和匀变速直线运动的研究(第二章)涉及的概念较多，知识又抽象。本演示板(图1)可用来形象地演示“运动的描述”中的相关概念和“匀变速直线运动研究”中的相关物理知识。

一、制作方法

1.1　坐标框

用长木板或木方做成内侧长60cm、宽50cm的坐标框(如图1)，在框的内侧标上坐标线、方向(箭头)和单位。横坐标表示时间t，纵坐标表示速度v，在左右两侧的木框上7.5cm、22.5cm、37.5cm处钻上小孔(或在后面相应位置上用铁丝做成羊角圈)，孔或圈的大小以刚好穿过8号铁丝为宜。

1.2　演示块

演示块有两种规格，一是矩形，规格为长20cm，，宽15cm，共三块。(图2)，二是三角形，规格为长20 cm、宽15 cm共二块(图3)。在所有演示块的边缘上涂上黑色，并在矩形演示块背面的对角线和三角形演示块的中位线的中点上拧上带圈的木螺丝(也可用铁丝做一个羊角圈固定上).

1.3　组装

用8号铁丝把做好的矩形演示块和三角形演示块按图1组装好，演示块在铁丝上滑动要自如。最后把适当长的细线固定在木框上横梁的两端，以方便挂在黑板上。

二、使用方法

2.1　演示坐标系(略)

2.2　演示时刻和时间间隔(略)

2.3　演示路程和位移

把最下面的两个矩形演示块滑动到右面如图5。一物体从A运动到B，可以沿着A-a-b-c-f-B、A-a-f-B、A-a-b-c-d-e-f-B、A-B等多种走法，但位置的变动是相同的。把物体运动轨迹的长度叫路程，物体(质点)位置变化叫位移(有向线段AB)。

2.4　演示直线运动的位置和位移(略)

2.5　演示坐标与坐标变化量(略)

2.6　演示加速度

如图6，加速度(a)是速度变化量(?v)与发生这一变化所用时间(?t)变化量的比值。用公式表示：a=?v/?t.

2.7　演示匀变速直线运动

如图7，匀变速直线运动的v-t图像由于是直线，无论△t选在什么区间，对应的速度V的变化量△v与时间t的变化量△t之比△v/△t都是一样的，即物体运动的加速度保持不变。象这样沿着一条直线，且加速度不变的运动叫做匀变速直线运动。

2.8　匀变速直线运动的位移

由分析可知，梯形0ABC的面积代表着做匀变速直线运动的物体从0(此时速度是v0)到t(此时速度是v)这段时间间隔的位移(图8)。这个面积可用割补法，可直接用梯形面积公式求出。梯形面积S=(OC+AB)×OA×1/2，把面积及各条线段换成所代表的物理量，上式变成x=(v0+vt)t×1/2.

三、装置特点

该演示板具有取材容易，制作简单，操作方便，直观形象等特点。

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