用光致變色材料描繪平拋運動軌跡

摘 要：平拋運動軌跡的描繪是高中物理實驗教學的難點，教材中的嘗試描點法費時費力，容易對學生順利完成實驗造成負面影響.借助紫外光小車在涂有感光材料的紙板上現色畫圖的方法可巧妙解決這一難題.

關鍵詞：紫外光；感光材料；平拋運動軌跡

作者簡介：韓忠國（1974-），男，甘肅民勤人，大學學歷，中學一級教師，研究方向高中物理實驗改進與創新以及創新教育.

平拋運動軌跡的描繪是高中物理實驗教學的難點，教材中的做法是不斷反復調整帶孔的卡片 ，使平拋小球正好穿過卡片上的小孔 ，而不碰觸孔的邊緣 ，記下卡片上缺口的位置，即可描出軌跡上的一點.在課堂教學中發現 ，學生每找一個準確點往往要經過多次重復調整 ，而要找出多個點跡 ，需要經過無數次反復嘗試調整 ，不僅費時費力，更易使學生產生厭煩情緒，失去做實驗的興趣.為了解決這一難題，筆者在教學過程中不斷探索解決的最優方法，通過比較發現，用平拋小車加毛筆直接在繪圖紙上畫軌跡最為方便快捷，但毛筆與繪圖紙之間的摩擦阻力較大，實驗效果不盡人意.偶然讀到秦洪銀老師在《中學物理》雜志上介紹的用紫外光做筆，可在涂有感光材料的紙板上現色畫圖的方法，深受啟發，立即對平拋小車做了改裝，借助涂有感光材料的紙板呈現運動軌跡，用于課堂教學效果很好.具體做法如下：

1 制作紫外光源

準備一個體積小巧的紫外光驗鈔筆（鐘表店有售，選擇鑰匙扣式的），一個點觸式開關（點壓一次觸發開狀態，再點一次觸發關狀態），拆開驗鈔筆，取出電路板，找到點觸開關的位置，用電烙鐵焊接兩根細引線，焊接到準備的點觸式開關上.

2 改裝平拋小車

取下平拋小車上的毛筆，用窄膠帶纏繞好紫外光源，使其剛好能塞進小車上的原毛筆孔，將開關固定到小車上便于操作的位置.

3 制作平拋運動軌跡呈現板

準備一塊寬度約為20cm的紙板，在上面涂上光致變色油墨，該油墨在室內不受陽光照射時呈現無色，當有紫外光或陽光照射時立即呈現紅色或橙、紫、藍等顏色，光照消失，顏色慢慢褪去.油墨涂層越厚，顏色保留時間越長，刷兩遍油墨，圖象可保留兩分鐘左右，呈現板可反復使用.

4 呈現軌跡， “取”下圖象

調整好平拋運動實驗裝置，打開開關，釋放小車，小車上的紫外光照射到紙板上，油墨變色，清晰地記錄下了小車運動的軌跡.取下呈現板，讓學生觀察平拋運動的軌跡.鋪平紙板，將方格化學板放到紙板上，用筆將軌跡描到化學板上，可進一步對平拋運動的規律進行探究.

這種用紫外光作筆，直接在感光紙板上畫圖的方法，構思巧妙，實驗新穎，畫圖方便快捷，能激發學生做實驗的興趣，收到了很好的效果.

參考文獻：

[1]秦洪銀.用光致變色材料描繪單擺的振動圖象[J].中學物理，2012，（11）：40.