寒汖

利用實(shí)驗(yàn)室的斜面小槽等器材裝配成如圖1所示的裝置. 鋼球從斜槽上同一位置滾下，鋼球在空中做平拋運(yùn)動的軌跡就是一定的.設(shè)法用鉛筆描出小球經(jīng)過的位置. 通過多次實(shí)驗(yàn)，在豎直白紙上記錄鋼球所經(jīng)過的多個位置，連起來就得到鋼球做平拋運(yùn)動的軌跡.

本實(shí)驗(yàn)所需器材包括：附帶金屬小球的斜槽，木板及豎直固定支架，白紙，圖釘，刻度尺，三角板，重錘，鉛筆等.

■ 1. 如何調(diào)整斜槽與木板？

實(shí)驗(yàn)中必須保證通過斜槽末端點(diǎn)的切線水平，木板必須處在豎直平面內(nèi)，且與小球運(yùn)動軌跡所在豎直平面平行，并使小球的運(yùn)動靠近木板但不接觸. 用圖釘把白紙釘在豎直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法調(diào)整斜槽，即將小球輕放在斜槽平直部分的軌道上，如小球能在任意位置靜止，就表明水平程度已調(diào)好. 為確保小球每次從斜槽上同一位置滾下，可在斜槽上某一位置固定一個擋板.

用懸掛在槽口的重錘線把木板調(diào)整到豎直方向，并使木板平面與小球下落的豎直面平行，然后把重錘線方向記錄到釘在木板上的白紙上，固定木板，使在重復(fù)實(shí)驗(yàn)的過程中，木板與斜槽的相對位置保持不變.

■ 2. 如何建立坐標(biāo)軸？

坐標(biāo)原點(diǎn)（小球做平拋運(yùn)動的起點(diǎn)）不是槽口的端點(diǎn)，而應(yīng)是小球在槽口時球的球心在木板上的水平投影點(diǎn)，位于槽口末端上方r處（r為小球半徑）. 實(shí)驗(yàn)時，把小球放在槽口處，用鉛筆記下小球在槽口時球心在木板上的水平投影點(diǎn)O，O即為坐標(biāo)原點(diǎn). 過坐標(biāo)原點(diǎn)的重錘線方向即為y軸方向，用直角三角尺可進(jìn)一步確定x軸方向.

■ 3. 如何描繪運(yùn)動軌跡？

用鉛筆的筆尖輕輕地靠在木板的平面上，不斷調(diào)整筆尖的位置，使從斜槽上滾下的小球正好碰到筆尖，然后就用鉛筆在該處白紙上點(diǎn)上一個黑點(diǎn)，這就記下了小球球心所對應(yīng)的位置. 保證小球每次從槽上開始滾下的位置都相同，用同樣的方法可找出小球平拋軌跡上的一系列位置. 取下白紙，用平滑的曲線把這些位置連接起來即得小球做平拋運(yùn)動的軌跡.

應(yīng)在斜槽上適當(dāng)?shù)奈恢冕尫判∏?，使它以適當(dāng)?shù)乃剿俣葤伋觯滠壽E由木板的左上角到達(dá)右下角，這樣可以使實(shí)驗(yàn)誤差較小.

■ 4. 如何驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)得到的軌跡是否準(zhǔn)確？

根據(jù)平拋運(yùn)動的規(guī)律，可在x軸上從坐標(biāo)原點(diǎn)開始取等距離的幾個點(diǎn)，再由軌道曲線測出各點(diǎn)所對應(yīng)的下降高度（相對坐標(biāo)原點(diǎn)），看這些高度是否滿足1 ∶ 4 ∶ 9 ∶ 16.

■ 5. 如何處理缺失坐標(biāo)原點(diǎn)的軌跡？

若只在白紙上記下了重錘線y的方向，并描出了一段曲線的軌跡，但忘記了平拋的初位置. 為了求得小球平拋時的初速度v0，可在曲線上取A、B兩點(diǎn)，量出它們到y(tǒng)軸的距離，AA′=x1，BB′=x2，以及AB的豎直距離h，如圖2所示. 由此可以求得v0=■（這一結(jié)論請讀者自行推導(dǎo)）.