高中物理必修2同步学案：第5章曲线运动第4节

1、第4节实验：研究平抛运动【学习目标】：知识与技能：（1）知道用实验获得平抛运动轨迹的方法；（2）知道判断运动轨迹是否是抛物线的方法；（3）知道测量初速度时需要测量的物理量；（4）会推导平抛初速度的表达式，会计算平抛运动的初速度。过程与方法：（1）通过学生设计实验，体会物理问题的探究思想和实验设计思想，了解设计实验的基本方法；（2）会用运动合成与分解的方法分析抛体运动；（3）学会化曲线为直线的物理思想和方法。情感态度与价值观：（1）培养学生合作与交流的精神，有将自己的见解与他人交流的愿望，养成在合作中既坚持原则又尊重他人的习惯；（2）在上一节对平抛运动规律的学习的基础上，通过这一节学生的动手实验

2、，将感性认识和理性思维相结合，使学生获得成功的体验；【预习要点】：一、通常用的实验方法：有描迹法、喷水法、数码照相法，描绘出平抛运动的轨迹，去研究平抛运动的规律.二、实验原理平抛物体的运动可以看做是由两个分运动合成的，即水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动.使小球做平抛运动，利用描迹法描出小球的运动轨迹，建立坐标系，测出轨迹曲线上某一点的坐标x和y,根据公式x=Vot和y=2gt2，就可求得Vo=x2y，即为小球做平抛运动的初速度.三、案例分析案例1:描迹法（1）实验器材斜槽（带小球卜木板及竖直固定支架、白纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺.（2）实验步骤 实验装置如图5-4-3

3、所示，安装调整斜槽：将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上，其末端伸出桌面外，轨道末端切线水平.图5-4-3 调整木板，确定坐标原点：用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角，把木板调整到竖直位置，使板面与小球的运动轨迹所在平面平行且靠近，把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口（轨道末端）时球心所在木板上的投影点o,0点即为坐标原点，用重垂线画出过坐标原点的竖直线，作为y轴，画出水平向右的x轴. 描点：将小球从斜槽上某一位置由静止滑下，小球从轨道末端射出，先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某一x值处的y值，然后让小球由同一位置自由滚下，在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球通过的位置，并在坐标纸上

4、记下该点.用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置. 描绘出平抛运动的轨迹：取下坐标纸，将坐标纸上记下的一系列点，用平滑曲线连起来，即得到小球平抛运动轨迹. 计算初速度：在小球平抛运动轨迹上选取分布均匀的六个点一一A、B、C、D、E、F,用刻度尺、三角板测出它们的坐标（x,y），并记录在下面的表格中，已知g值，利用公式y1=尹和x=Vot，求出小球做平抛运动的初速度V0,最后算出V0的平均值.ABCDEFx/mmy/mmV0=xjg/2y(mV0的平均值（3）实验步骤中的注意事项 实验中必须保证通过斜槽末端点的切线水平，方木板必须处在竖直平面内，且与小球运动轨迹所在竖直平面平行，并使小球的运动靠近

5、木板但不接触. 小球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始滚下，为此，可在斜槽上某一位置固定一个挡板. 坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，而应是小球在槽口时球的球心在木板上的水平投影点，位于槽口末端上方r处（r为小球半径）. 应在斜槽上适当的位置释放小球，使它以适当的水平速度抛出，其轨迹由木板的左上角到达右下角，这样可以使实验误差较小. 须在斜槽末端用重垂线检查白纸上所画y轴是否竖直.案例2：频闪照相法用频闪照相法更精细地探究平抛运动.Qi!*图5-4-4频闪照相是指每隔一定时间对同一物体进行一次照相，并将其位置呈现在同一张底片上的技术.通过如图5-4-4对上述实验的频闪照片，先观察

6、分析两个小球在竖直方向的运动情况：它们在同一时间下落的高度相同，再一次验证了平抛运动的竖直分运动是自由落体运动；再测量平抛小球在相等时间里通过的水平距离是否相同，从而证明平抛运动的水平分运动是匀速直线运动，且竖直方向的分运动不影响水平分运动利用平抛运动的轨迹，除了计算平抛的初速度，判断轨迹是否为抛物线外，还能进行什么研究？(1) 判断0点是不是抛出点 如图545所示，在轨迹上选取A、B、C三点,图5450A、AB、BC的水平距离相等，则说明a时间为ta=tb到A,A到B,B到C的时间相等，过A、B、C三点作水平线和y轴相交，得出A、B、C三点的纵坐标值Ya、yB、yc. 如果Ya：Yb:Yc=

7、1:4:9，则说明0点为平抛的起点，若不满足上述比例关系，则说明0点不是平抛的起点.(2) 平抛运动水平方向运动性质的判定据平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动及自由落体下落高度与运动时间t的关12系：h=2gt.在平抛运动轨迹的竖直坐标轴y上，从原点0开始向下取一个坐标为h的点,再找到坐标为4h,9h,16h的点. 过这些点作水平线与轨迹分别交于A、B、C点，则这些点就是每经过相等时间物体所到达的位置. 测量出0A、AB、BC的水平距离，对比实验测量结果，若各段距离相等，说明水平方向上的运动是匀速直线运动.【典例剖析】：一、探究实验过程的考察【例1在“探究平抛运动的运动规律”的实验中，可以

8、描绘出小球平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下：A.让小球多次从位置上滚下，记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置.B. 按图安装好器材，注意，记下平抛初位置0点和过0点的竖直线.C. 取下白纸，以0为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画出平抛运动物体的轨迹.(1) 完成上述步骤，将正确的答案填在横线上.上述实验步骤的合理顺序是.解析(1)A中为了保证小球每次平抛初速度相同，轨迹重合，应让小球从同一位置滚下.B中为了保证小球做平抛运动，要注意斜槽末端切线水平.(2)上述实验步骤的合理顺序是BAC.答案(1)A同一B.斜槽末端切线水平(2)BAC方法总结描述好平抛运动的轨迹，需在实际操作中满足小球

9、做平抛运动的条件二、探究平抛运动的规律【例2三个同学根据不同的实验条件，进行了“探究平抛运动规律”的实验:(1) 甲同学采用如图5-46甲所示的装置用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤打击的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明(2) 乙同学采用如图乙所示的装置.两个相同的弧形轨道M、N,分别用于发射小铁球P、Q,其中N的末端可看作与光滑的水平板相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、D;调节电磁铁C、D的高度使AC=BD，从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度Vo相等，现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上

10、，然后切断电源，使两小球能以相同的初速度Vo同时分别从轨道M、N的下端射出.实验可观察到的现象应是仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明原理设计“测量弹射器中弹丸出射初速度”的实验方案.提供的实验器材为：弹射器(含弹丸，如图547所示)、铁架台(带有夹具)、米尺.(1) 画出实验示意图.(2) 在安装弹射器时应注意.实验中需要测量的量为(并在示意图中用字母标出).由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等，在实验中应采取的方法是(5) 计算公式为.解析根据平抛运动的原理及研究平抛运动的实验，可知使弹丸作平抛运动，通过测量F落高度可求出时间，再测水平位移可求出平抛

11、的初速度，故(1)实验装置如下图所示(2)弹射器必须保持水平，以保证弹丸初速度沿水平方向.应测出弹丸下降的高度y和水平射程x,如上图所示.(4) 在不改变高度y的情况下，进行多次实验，测量水平射程x,得出水平射程x的平均值，以减小误差.答案见解析方法总结此类实验题目考查的实质仍然是平抛运动规律，即在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动【课堂练习】：1对于平抛运动，下列说法中正确的是()A.飞行时间由初速度和高度决定B.水平射程由初速度和高度决定C. 速度和加速度都是在变化的D. 属于匀变速曲线运动答案BD解析做平抛运动的物体，可以看作水平方向上的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动

12、的合运动.由于分运动与合运动具有各自的独立性及自由落体运动的时间由下落高度决定，故A错水平射程x=vot,B正确做自由落体运动的物体只受重力作用，因此做平抛运动的物体的速度改变而加速度不变，故C错误，D正确.2在用斜槽轨道做“研究平抛运动的规律”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹.为了能够较准确地描出其运动轨迹，下面列出了一些操作要求，其中正确的是（）A通过调节斜槽使其末端切线水平B.每次释放小球的位置可以不同C.每次必须由静止释放小球D.小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触答案ACD解析因为平抛运动要求物体在抛出时必须只具有水平方向的速度，因此必须

13、保证斜槽末端水平，故选项A正确.在用描点法做平抛运动的轨迹时，每次只能描出一个点，应让小球多次沿同一轨道做同样的平抛运动，因此每次必须从同一位置由静止释放小球，故B错误而C正确.小球在下落过程中不能与白纸（坐标系）相接触，否则由于摩擦或碰撞会改变小球平抛运动轨迹，所以D正确.3.图5-4-8平抛物体的运动规律可概括为两点：水平方向做匀速直线运动；竖直方向做自由落体运动.为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验：如图5-4-8所示，用小锤打击弹性金属片，A球水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面.则这个实验（）A.只能说明上述规律中的第条B.只能说明上述规律中的第条C.不能说明

14、上述规律中的任何一条D.能同时说明上述两条规律答案B解析该题考查对平抛运动及其分运动的理解，同时考查探究问题的思维能力.实验中A球做平抛运动，B球做自由落体运动，两球同时落地说明A球平抛运动的竖直分运动和B球相同，而不能说明A球的水平分运动是匀速直线运动，所以B项正确，A、C、D三项都不对.4.要探究平抛运动的物体在水平方向上的运动规律，可采用（）A.从抛出点开始等分水平位移，看相应时间间隔内的竖直位移之比是否为1:3:5:7B.从抛出点开始等分水平位移，看相应时间间隔内的竖直位移之比是否为1:4:9:16C.从抛出点开始等分竖直位移，看相应时间间隔内的水平位移之比是否为1:3:5:7D.从抛

15、出点开始等分竖直位移，看相应时间间隔内的水平位移之比是否为1:1:1:1答案A解析若等分水平位移，则Ax相同，而对应时间间隔内的竖直位移之比若为1:3:5:7,则说明经历每个的时间相同，即水平方向的分运动为匀速直线运动.若等分竖直位移，贝憶味着相应的时间间隔之比为1:(21):(3-2):(4-3):,这样只有对应的水平位移之比为1:(2-1):(3-2):(43):，才能验证水平方向为匀速直线运动，选项A正确.5 某同学做“研究平抛物体运动”的实验，他在实验前进行了如下步骤：用硬纸做一个有孔的卡片，孔的宽度比小球的直径略大一些，并把它折成直角，然后用图钉把白纸钉在竖直的木板上，在木板的左上角

16、固定斜槽，然后便开始实验，找出小球做平抛运动的轨道上的一系列位置，请指出这位同学开始实验前的步骤中遗漏和不完整之处：(1) ；答案(1)在纸上把小球抛出点0标记下来，再用重垂线作过0的竖直线(2) 调整斜槽位置使槽的末端的切线水平(3) 在槽上安置定位器，使小球每次都从这个位置无初速地滚下6 .以20m/s的速度水平抛出一物体，它的加速度大小为m/s闪光频率是多少？小球运动中水平分速度的大小.小球经过B点时的速度大小.答案(1)10Hz(2)1.5m/s(3)2.5m/s解析(1)A、B、C三点水平间隔相等，故相邻各点的时间间隔相等，设为T.在竖直方向：Ah=gT2，即(5-3)X0.05m=

17、gT2,得T=0.1s,则频率为f=10Hz.(2)水平方向：3X0.05m=voT，得vo=1.5m/s.,方向,2s末物体的速度大小为m/s,方向与水平方向的夹角为.(g取10m/s2)答案10竖直向下28.345°解析物体只受重力，2s末水平方向的分速度为v0=20m/s不变，竖直方向的分速度Vy=gt=10X2m/s=20m/s;2s末的速度大小为v=寸v0+V=p202+202m/s28.3m/方向为tana=vy=1,所以a=45°.V07如图5-4-9所示为一小球做平抛运动的闪光照相照片的一部分，图中背景方格的边长均为5cm.如果取g=10m/s2,那么f5+

18、3X0.05m,口2,口竖直方向：B点的竖直分速度VBy=2T=2m/s，又由Vb=Vo+VBy，得vB=2.5m/s.8.Q(m3/s).如图5-4-10某同学在学习了平抛运动后，想估测一水管截面为圆形的农用水泵的流量图5-4-10所示，假定水柱离开管口后做平抛运动，他手头只有米尺.(1) 说明该同学需直接测量的物理量.(2) 写出用这些物理量表示流量的表达式.答案(1)水管直径D,出水管中心距地面的竖直高度y,水柱落地点距管口的水平距离xnDxrg(2)q=.2y解析(1)要测出水管的直径水平距离X.(2)假定水柱离开管口的速度为x=Vot,y=2gt2，可得v0=D,出水管中心距地面的竖

19、直高度V0，由平抛运动的规律，得2yy,水柱落地点距管口的水流量Q=半，V=Vot2,所以Q=乎【课内探究】：题型实验操作的分析(1)在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是.A.游标卡尺B.秒表C.坐标纸D.天平E. 弹簧秤F.重垂线(2)实验中，下列说法正确的是()A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下B.斜槽轨道必须光滑C.斜槽轨道末端可以不水平D.要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些E.为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来答案(1)CF(2)AD解析本题考查的是仪器的选择和实验的注意

20、事项.实验还需器材是坐标纸和重垂线，描出的轨迹在坐标纸上，方便数据处理，重垂线是用来确定竖直木板是否竖直并确定纵坐标.做平抛运动的实验时，斜槽末端必须水平，以保证小球做平抛运动.使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下，以使小球在斜槽末端速度相同；在描画小球运动轨迹时，应用平滑的曲线连点，偏离轨迹较远的点可舍去.【拓展探究丨下列哪些因素会使“研究平抛运动”的实验误差增大（）A小球与斜槽之间有摩擦B安装斜槽时其末端不水平C.建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点D.根据曲线计算平抛运动的初速度时，在曲线上取作计算的点离原点0较远答案BC解析小球与斜槽之间有摩擦，只要保证小球每次从槽上滚下的初始位

21、置都相同，平抛时的初速度就都相同，不会引起误差.如果安装斜槽时其末端不水平，其运动就不是平抛运动而是斜抛运动，那么就会引起误差.应以斜槽末端小球重心所在的位置为坐标原点，否则会引起误差.由y=如2,x=Vot,其中X、y均由刻度尺进行测量的，计算点距抛出点O越远，x、y值就越大，则误差就越小.所以B、C选项正确.归纳总结深刻理解实验的原理，保证小球做平抛运动的条件及小球平抛的初速度相同题型平抛运动的初速度'":k某同学做平抛物体运动的实验时，图1不慎未定好原点，只画了竖直线，而且只描出了平抛物体的后一部分轨迹.如图1所示,依此图加一把刻度尺，如何计算出平抛物体的初速度Vo?答

22、案见解析解析为了求出平抛物体的初速度，要画出三条等距（Ax）、平行于y轴的竖直线与轨迹分别交于A、B、C三点，如右图所示然后分别过A、B、C三点作三条水平线，则设A、B两点间竖直距离为yi,A、C两点间竖直距离为y2,根据以上数据就可计算出Vo.设t为相邻两点的时间间隔，则有2尸BCyAB=gt即（y2-yi）-yi=gt2又Vot,将两式联立，解得【拓展探究】在研究平抛物体运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨道，小方格的d所示.边长为I=1.25cm，若小球在平抛运动过程中的几个位置如图2中的a、b、c、小球平抛的初速度vo的数值为(g取9.8m/s2).x、y坐标在图中找出小球的抛出点

23、，画出小球的运动轨迹和以抛出点为坐标原点的轴.抛出点0在a点左侧处(以I表示),a点上方处(I表示).答案(1)1.4m/s(2)412.则y2yi=gT2，所以T=4X*；9.8X1.25X102m/s解析求V。：由图可知，相邻两点间水平距离相等，则经历的时间相等又x=8l=VoT=1.4m/syab+ybc6l求抛出点坐标Vby=2T=T，Vby=gtbb时间为tb)tb时间为tb)a时间为ta=tbT=O到a水平Ax=v°ta=4lO到a竖直y=|gt2=1所以O点在a点左侧水平距离4I，竖直向上2处，如下图所示.归纳总结利用轨迹去求抛出的初速度，或某一点的速度，解决这类问题的

24、依据有两条：一是平抛物体运动的实验原理，二是匀速直线运动的轨迹，列出方程尸aT2和Ax=VoT，再根据相邻两记录点间的有关数据求解题型探究规律的创新应用柯受良驾驶汽车飞越黄河，汽车从最高点开始到着地为止这一过程的运动可以看做平抛运动.记者从侧面用照相机通过多次曝光，拍摄到汽车在经过最高点以后的三幅运动照片，如图3所示，相邻两次曝光时间间隔相等，均为已知汽车的长度为I，则（）图3A从左边一幅照片可推算出汽车的水平分速度大小B从左边一幅照片可推算出汽车曾经到达的最大高度C.从中间一幅照片可推算出汽车的水平分速度大小，以及汽车曾经到达的最大高度（此时汽车刚落地）D根据实验测得的数据从右边一幅照片可推

25、算出汽车水平分速度大小答案AC解析在汽车落地之前，可从左边一幅照片得出水平间距汽车水平分速度大小VxAv=At为间隔时间.从中间一幅照片可知落地前一个内的竖直位移Ay由此可以求得最大高度和从最高点至落地点所用时间，设此时间为t,则尸2g切。A）2求得t后，由h=2gt2可求得高度.由中间一幅照片也可知汽车在内的水平位移，因此也可得Vo.至于右边一幅，由于汽车落地时刻不一定是闪光拍摄时刻，有可能是汽车落地后过了一段时间才闪光，并且当汽车落地时由于地面作用而使水平速度一般会改变，因此无法由右边照片求Vo.故本题选项A、C正确.归纳总结因此掌握平抛运动的规律是解题的前其中水此类题目重在考查对平抛运动

26、规律的理解及应用，提条件.平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动,平初速度为Vo,所以水平位移是x=Vot；竖直位移y=；gt2,所以t=【课后练习】：1为了研究平抛运动在竖直方向或者水平方向上的运动规律，实验者在水平匀速飞行的航模飞机上每隔相等的时间间隔落下一个小球，如果不计空气阻力，则下列说法中正确的是（）A该飞机和这些小球在空中的连线是竖直直线，说明平抛运动水平方向上的分运动是匀速直线运动B该飞机和这些小球在空中的连线是倾斜直线，说明平抛运动水平方向上的分运动是匀速直线运动C.该飞机和这些小球在空中的连线是竖直直线，说明平抛运动竖直方向上的分运动是自由落体运动D

27、该飞机和这些小球在空中的连线是抛物线，说明平抛运动是匀加速曲线运动答案A解析小球脱离飞机后，由于惯性而做平抛运动，水平方向与飞机的速度相同，所以各小球都应在飞机的正下方，故选项A正确.2数码相机大多具有摄像功能，每秒钟拍摄大约15帧照片，一同学用它拍摄小球从水平面飞出后做平抛运动的几张连续照片，下列处理正确的是（）A只要测出相邻两照片上小球的距离，就能判断平抛运动的特点B只要测出相邻两照片上小球的水平距离，就能判断平抛运动在水平方向上的运动特占八、C只要测出相邻两照片上小球的竖直距离，就能判断平抛运动在水平方向上的运动特占八、D只要测出相邻两照片上小球的竖直距离，就能判断平抛运动在竖直方向上的

28、运动特占八、答案BD解析我们研究平抛运动是采用运动的分解，在水平方向和竖直方向上研究，所以需要测量水平间距和竖直间距，故选项B、D正确.3在用斜槽“研究平抛运动的规律”实验中，某同学在建立直角坐标系时，有一处失误.设他在安装实验装置和进行其余的操作时准确无误.（1）观察图4可知，他的失误之处是（2）他根据记录建立坐标系，运用教材实验原理测得的平抛初速度值与其真实值相比（选填“偏大”“相等”或“偏小”）答案（1）错误地将坐标原点取在槽口处（2）偏大解析（1）坐标系原点应建在正飞离斜槽槽口的小球重心处，即在槽口正上方r（r为小球半径）处，而该同学却错误地将坐标原点取在槽口处.（2）如右图所示，正确

29、的坐标系横轴应建立在x'处，原点应在0'处.在轨迹上取点P,其坐标值真实值为(xy'),测量值为(x,y)，其中y'y,x'=x.因为t测=/xx以t测t真.而v测=,v真=，因此匕v测v真.t测t真甲4如图5甲是研究平抛运动的实验装置图，图乙是实验后在白纸上作出的图象和所测的数据.(1) 在图甲上标出O点及Ox、Oy轴，并说明这两条坐标轴是如何作出的.(2) 说明验证槽口切线是否水平的方法.(3) 实验过程中需要经多次释放小球才能描绘出小球运动的轨迹，进行这一实验步骤时应注意什么？2(4) 根据图中给出的数据，计算出此平抛运动的初速度v0.(g取10m

30、/s)答案(1)O点为小球飞离斜槽口的小球重心处，再利用拴在槽口处的重垂线作出Oy轴,Ox轴与Oy轴垂直，方向向右(图略).(2) 将小球放在槽口末端的水平部分，小球既不向里滚动，也不向外滚动，说明槽口末端是水平的.,t=(3) 应注意每次小球都从轨道同一位置由静止释放，要控制实验条件，以确保小球每次水平抛出的初速度相同.v0=x=xg=1.6m/s0t.2y5平抛一物体，当抛出1s后它的速度方向与水平方向成45。角，落地时速度方向与水平方向成60°角，求：(1) 初速度vo.(2) 落地速度V2.(3) 开始抛出时距地面的高度.(4) 水平射程.答案(1)10m/s(2)20m/s

31、(3)15m(4)103m解析画出平抛轨迹，并且画出速度分解图，这是解决平抛问题的前提.(1)本题的平抛轨迹如右图所示，水平方向vx=v0,竖直方向vy0=45°角.因为tan=vy，所以vx=Vy=gt,又vx=v°,得初速度v°=gt=10m/s.vx(2) 落地时，cosa=土,a=60°落地速度V2=于20m/s.(3) 落地时竖直速度Vy'=Vxtana=103m/s/飞行时间t=VL-=3s,抛出时高度h=2gt2=15mg2水平射程x=Vot=103m6某同学设计了一个研究平抛运动的实验实验装置示意图如图6所示，A是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽(图6中P0P0'、PiPi')，槽间距离均为d把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上.实验时依次将B板插入A板的各插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放.每打完一点后，把B板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离d.实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点，如图7所示.Pn比几巴巴图7(1) 实验前应对实验装置反复调节，直到.每次让小球从同一位置由静止释放，是为了.