水平拋射與自由落體

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。

前些日子主編找我，希望能做一個高中物理教學用的教具介紹專欄。盛情邀約下，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。

一、水平拋射與自由落體
※需要的材料：30cm鋼尺一支、硬幣2個、厚紙一張。
※製作說明：
1.     找一張包裝盒的厚紙板，如圖1畫線。

2. 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）

3.  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。

4. 做好的教具如圖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。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。

 

※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。

拋體運動動畫模擬：https://phet.colorado.edu/zh_TW/simulation/legacy/projectile-motion 原文刊載於 『物理雙月刊』38卷3期 （2016/06) 下載單篇文章：http://www.hyread.com.tw/hyreadnew/search_detail_journal.jsp?sysid=00001489