平抛运动竖直方向为自由落体运动

实验目的

验证平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动。

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。竖直方向上初速度为0、加速度为g，下落高度 h = 1/2 gt²，落地时间只由下落高度决定，与水平初速度无关。因此从同一高度同时开始运动的平抛小球和自由下落小球应同时落地。

实验器材

• 做平抛运动的小球
• 做自由落体运动的小球
• 同一高度的同步释放装置
• 落地位置的观察区域

实验步骤

1. 观察两个小球的初始位置，确认它们处于同一高度。
2. 启动演示，让一球水平抛出，另一球同时自由下落。
3. 观察下落过程中两球在竖直方向上位置的变化。
4. 观察两球落地的先后顺序。
5. 若可调，改变水平初速度或下落高度，重复观察。

实验现象与结论

无论水平初速度大小如何，两球总在同一时刻落地，下落过程中任一时刻两球都处于同一高度。这说明平抛运动在竖直方向上的运动与自由落体运动相同，即竖直方向上做自由落体运动。平抛小球在水平方向上仍向前运动。

注意事项

• 理想情况下忽略空气阻力。
• 该现象只说明竖直分运动，水平分运动需另行验证。

常见问题

为什么平抛小球和自由下落的小球同时落地？

竖直方向上两球初速度都为0、加速度都为g，下落高度相同，由 h = 1/2 gt² 知时间相同。

水平初速度越大，小球下落越慢吗？

不会。落地时间只由下落高度决定，水平初速度只影响水平射程。