二、研究平抛物体的运动
从这个实验开始,我们不再为同学们编写实验目的、器材和实验步骤, 也不再为同学们设计表格了。为了能做好实验,在实验前请同学们认真阅读课文,弄清实验原理,参照前面的实验,自己动手写出实验目的、器材和实验步骤,设计好记录实验数据的表格。
在这个实验里,我们要描出平抛物体的运动轨迹,求出平抛物体的初速度。
实验装置如图 3 所示。用图钉把白纸钉在竖直的木板上,在木板的左上角固定着一个斜槽。固定斜槽时,要注意使通过槽末端 O 点的切线是水平的。在纸上把这个 O 点记下来,并且利用重锤线画出通过 O 点的竖直线。
实验前,用硬纸(或铁皮)做一个有孔的卡片(图 4),并把它折成直角。做实验时,先在木板的平面上用手按住卡片,使卡片上有孔的一面保持水平。然后调整卡片的位置,使槽上滚下的小球正好穿过卡片的孔,而不擦碰孔的边缘。然后用铅笔在卡片上的小缺口 A 处点个黑点,这样就在白纸上记下小球穿过孔时的位置,这也就找出了小球平抛轨迹上的一个位置。用同样的方法,我们可以找出小球平抛轨迹上的一系列位置。不过, 实验时要特别注意使小球每次从槽上开始滚下的位置都相同。
取下白纸,以 O 点为原点画出竖直向下的 Y 轴和水平向右的 X 轴。用平滑的曲线,把记下的小球通过的位置连接起来,就得出小球做平抛运动的轨迹。
我们知道,平抛物体的运动可以看作是两个分运动的合运动:一个是水平方向的匀速直线运动,速度等于平抛物体的初速度;另一个是竖直方向的自由落体运动。因此,我们可以测出曲线上某一点的坐标,根据重力
加速度g的数值,利用公式y= 1 gt 2 求出小球的飞行时间t,再利用公式
2
x=vt 求出小球的水平速度,这就是它的初速度。
在曲线上选取几个不同的点,测出它们的坐标。用上述办法,分别求出小球的初速度,最后算出平均值。