平抛运动实验：描绘平抛轨迹

实验目的

描绘平抛运动的轨迹，并根据轨迹上的点求出平抛的初速度。

实验原理

平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动：x=v₀t，y=½gt²。消去t得 y=gx²/(2v₀²)，轨迹是抛物线。测出某点的x、y，即可由 v₀=x√(g/2y) 求出初速度。

实验器材

• 斜槽
• 小球
• 木板和白纸
• 复写纸
• 重垂线
• 刻度尺
• 铁架台

实验步骤

1. 安装斜槽，使槽口末端水平，检查小球放在末端时不滚动。
2. 把贴有白纸和复写纸的木板竖直固定，用重垂线校正。
3. 以小球在槽口时球心的位置为原点，画出竖直的y轴和水平的x轴。
4. 让小球每次从斜槽同一位置由静止滚下，记录小球经过的位置。
5. 改变记录位置，重复多次，取下白纸，用平滑曲线连接各点。
6. 在轨迹上取点测量x、y，计算初速度，求平均值。

实验现象与结论

白纸上的点连成一条抛物线形的平滑曲线。轨迹上不同点算出的初速度v₀近似相等，说明小球水平方向做匀速直线运动。每次必须从同一位置释放，才能保证初速度相同。

注意事项

• 斜槽和木板要固定牢固，防止松动影响轨迹。
• 注意小球滚落，防止滚到地上绊倒人。

常见问题

为什么斜槽末端必须水平？

只有末端水平，小球离开槽口时的初速度才是水平方向，才是平抛运动。

为什么小球每次要从同一位置释放？

这样小球到达槽口时的速度相同，每次的轨迹才重合，才能描出同一条轨迹。