(1)实验设计思路
关于平抛运动的实验,其实原理特别特别简单,说白了就是让一个小球从一定高度滚下来,让其作平抛运动,然后我们把他的轨迹描绘出来即可!
但是呢?我们的眼睛和脑子都没有那么厉害,没法一次性就记住了他的轨迹并准确描绘,所以呢?我们只能辛苦小球多滚几次,我们每次只描一个点,从而一点一点得到了整条轨迹,如此而已!
(2)实验装置器材
用图钉将坐标纸固定在平板上,平板用铁架台固定在竖直平面内,小球,刻度尺,重垂线,铅笔等。
(3)实验操作步骤
1.斜槽调节要求:末端切线水平。原因:保证小球作平抛运动,而不是斜抛运用。方法:若小球能静止在斜槽末端的任意位置,则水平。
2.平板调节要求:竖直平面内,与小球既靠近又不接触。方法:利用重垂线。
3.坐标系要求:y轴竖直方向,x轴水平方向,特别是要注意原点位置的确定,也就是平抛运动初始点位置的确定,小球在斜槽某端球心投影到坐标纸上的位置。
注意:其实原点不一定非要球心投影位置,也可以是小球的上端,也可以是下端,只是要注意的是,选择了哪个部分作为原点,在后面平抛运动描点时就要描哪个部分,相信这一点小伙伴应该能很好地理解,因为该实验的本质其实就是描绘运动轨迹而已!
4.释放小球要求:每次从同一位置无初速度释放,两点:同一位置,无初速度,其实更高要求还有一点!原因很简单,就是要保证每一次小球在斜槽末端作平抛运动的初速度相同。
注意:斜槽有无摩擦和摩擦大小并不影响实验,只要保证每次都是同一个斜槽,从同一位置,无初速度释放,那么达到斜槽末端时速度都是一样的。
当然,小球释放的位置也不能太随意,最好让小球从左上角运动到右下角,就是第三点,高度适中。
5.描点要求,上面已经说过了,和确定原点时的位置保持一致,注意在弯曲程度较大处多描一些点,光滑曲线连接。
6.计算:注意初速度的求解方法,也就是水平方向速度的求解。
好了,就是这么简单的一个实验而已!相信小伙伴们都理解了,只是有些细节要注意一下:
比如:
原点的确定和描点的位置;
小球释放的要求,更高要求说有三点:同一位置,无初速度,适中高度;
摩擦力的影响;
描点的要求是光滑曲线而不是直线;
等等。
当然,在这个实验的章节,有一个难点,对许多小伙伴来说,比较不好理解,就是通过观察细水柱来了解平抛运动的轨迹,其实验装置如下:
就是关于图中这个A管的位置和作用,很多小伙伴就不理解了。而且几乎所有的教辅书上都没有讲为什么,于是大家只能死记硬背了,这不就成了学物理最痛苦的地方吗!
下面,我跟小伙伴们讲一讲,其实很简单,这个A管的作用是保证水柱平稳,保持同一形状,为什么会有这样的作用呢?
如上图所示,由于A管与大气相连通,因此O处的压强始终等于大气压强 PO ,因此得到,B处的压强为:
PB=PO+ρgh
因此,B处的压强保持不变,从而保证了水柱稳定!
另外,我们还在本章节,通过下面两个装置,分别验证了平抛运动竖直方向和水平方向的运动规律。