平抛运动的实验探究为什么从同一高度静止释放两小铁珠会有相同的初速度,这个初速度是怎么产生的？

Question

平抛运动为什么要保持斜槽的末端水平

Answer 1

要了解平抛运动的实验装置。

如图：该实验中，平抛运动是从小球到达O点处开始的，所谓平抛运动的初速度就是小球在O点时水平向右的速度。

①为什么要从同一高度静止释放小球才会有相同的初速度？

因为在同一高度处小球的重力势能相等，到达最低点(包括O点)时，重力势能完全转化为动能。即：

(1/2)mv0²=mgh 推出v0=√2gh

由上式可知，只有当h相同时，小球到达O点时的速度v0才相同。这个速度就是小球做平抛运动的初速度。

②这个初速度是怎么产生的？

从上面的分析可以知道：小球从高处沿着轨道运动的过程，是势能转化为动能的过程。有了动能就意味着有了速度。小球到达O点开始做平抛运动的初速度，就是由势能转化为动能产生的。

③平抛运动的实验为什么要保持斜槽末端的切线保持水平？

因为实验中的平抛运动是从O点开始的，只有让斜槽末端的切线(也就是桌面上平板部分)保持水平，才能保证小球在O点的速度方向水平向右(这才是平抛)。如果斜槽末端向上翘起或向下低，则小球到达O点后将做斜抛运动了。

Answer 2

平抛实验中小球运动轨迹大致如下图。

在物理实验中，控制变量法是最重要的实验方法之一，也就是说在实验中只能存在一个变量，那才能得出结果是由该变量影响造成的。如果同时存在两个变量，那就无法判断结果是由哪个变量造成的。所以，要比较两个不同的小球的平抛运动，必须让小球从同一高度下滑，这样到达平面时的初速度才能相同。这个初速度是因小球的重力势能转化为动能而产生的。平抛运动就是水平方向抛出，所以要保持末端水平。