电磁式平抛竖落仪

何宇川

平抛竖落仪是用来演示平抛与自由落体运动等时性的仪器，它结构简单，实验现象直观，但存在稳定性差、竖落球夹持不便等缺点。

我对实验室现有的J2128、J04228 2128、21065三种型号的平抛竖落仪进行了对比分析，对平抛球和竖落球的运动和误差来源做了细致的研究。

J2128型的球托比较平整，只要球托与水平面保持平行就能保证平抛球的初速度是水平的，但过于平滑的球托导致平抛球不易放置，稳定性差。竖落球夹持时要与平抛球保持同一高度，不锈钢球易滑落，若换用玻璃球又易破碎。

对于J04228 2128型来说，平抛球运动误差的产生是因为球托不水平而产生的阻力影响了平抛球的初速度。若让球托保持水平又会影响其稳定性。

改进后的21065型因为有了铁梢的支撑弹力而更加稳定。铁梢对小球的作用力使平抛球先沿圆弧向上运动，再沿切线方向飞出做斜上抛运动，两个小球都斜上抛。

由此看出，现有平抛竖落仪都存在缺陷。于是我设计制作了一款电磁式平抛竖落仪。

一、结构设计

设计电路如图1 所示，结构整体设计如图2所示，成品装置如图3所示。

实验时，固定装置后将平抛球置于球托上，接通电路，电磁铁吸住竖落球，调节电磁铁高度，使两球高度相同。拉动弹性金属片，弹出平抛球，开关在弹力的作用下被弹开，电路断开，同时竖落球自由落下，可听到两个小球同时落地的声音。

改变弹性金属片的角度、平抛球初速度，仍然得到相同的结果，由此表明，平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，且两个方向上的运动互不影响。……