对平抛运动分解仪的再改进

程建华

平抛实验是高中物理研究平抛运动规律的一个重要的实验。目前所做的各种平拋实验存在一个共同的不足之处，如图1所示：当锤子打击木板时，做自由落体的小球1与平抛的小球2是否同时落地是根据落地声音来判断的，然而落地声往往较轻，或者受外界噪声的干扰效果较差。我们针对这一缺点对仪器进行了改进，利用声光现象使实验过程非常直观、有趣。实验效果好。现将该仪器操作过程及仪器构造介绍如下：

如图2所示。演示仪器由竖板、轨道、底坐、锤子等部件组成。底座上挖几个小孔(根据需要可增减小孔)，每个孔处内部都装上小灯泡，接上电源，当电键闭合时灯能发光。水平轨道如图3所示。水平轨道做成内部是空心的盒子，前面挖三个小孔(孔内有灯)。上方两边各安装一根粗铁丝，作为小球的滚槽。

1、竖板2、锤子3、弹簧片4、水平轨道5、电键6、小孔(内有灯泡)、球网8、底座

电键如图4所示。利用薄的铜片做成，前端做成弯曲的弧状。一上一下固定在底板上。当上片被小球所压时，立刻与下片插接在一起，电键闭合，注意a、b接触时，摩擦尽量小些；水平轨道上的电键铜片做的窄一点，底座上的电键铜片做的略宽一些(2cm左右)。灯泡和电键的连接参照图5电路图。其中灯泡2′、3′和4′两个电键中的任一个安装在竖板后面。

实验操作：首先断开板后面的任意两个电键。另一个电键接通，例如，接通灯2′。断开灯3′和灯4′电键。轨道和底座上的所有电键总处于常开态。拉开锤子，放手后锤子打击木版，使球b沿水平方向拋出，球。在水平轨道上做初速为v。的匀速直线运动，而球a则竖直自由落下。如果先调整好锤子的位置，当锤子打击木板时，恰好能使b球落在灯2的电键位置上，我们将观察到在a、b两球同时落地时(根据两球落地声)灯1、灯2、灯2′三盏同时亮(球a、球b分别落到灯1、灯2电键处，球c滚到灯2′电键处并同时向下压电键，使电键闭合)。

改变锤子的位置，进行适当调试，当锤子打击木板时，让球b落到灯3的位置，此时，做的实验结果就变成了灯1。灯3和灯3′同时亮，以此类推。

实验说明：

将b球的平抛运动，可以直接在仪器上分解成，球的自由落体运动和c球做水平的匀速直线运动。其优点是：用声光现象更加生动地增加了实验效果和趣味性，易操作，成功率高。

注意事项：

每个电键两端插接处，插接时一定要轻松、灵活。

水平轨道上的电键尽量做得窄小。

水平轨道上的每一个电键的左边缘一定要和底座上的对应电键中心在竖直连线上。

三个小球一定要调在同一个高度。

事先调整好锤子的位置，使当锤子打击木板时，b球能分别落在灯2、灯3和灯4的位置上。