专题20 探究平抛运动的特点(导学案)-【鼎力高考】2025年高三物理一轮复习多维度精讲导学与分层专练

专题20 探究平抛运动的特点 目录 考点一 教材原型实验 1 考向1 实验原理与操作 3 考向2 数据处理与误差分析 3 考点二 创新实验方案 5 考向1 实验原理的改进 5 考向2 实验器材的创新 6 考向3 实验思路的创新 7 考点一 教材原型实验 知识点　实验目的、器材、原理、步骤、注意事项、误差分析 1．实验原理 (1)在同一高度将A球水平抛出的同时由静止释放B球，两球同时落地，说明平抛运动的竖直分运动为自由落体运动。 (2)用描迹法画出小球平抛运动的轨迹，以抛出点为坐标原点建立直角坐标系，在轨迹上选取A、B、C、D四点，满足yA∶yB∶yC∶yD＝1∶4∶9∶16，则有TOA＝TAB＝TBC＝TCD，由xA∶xB∶xC∶xD＝1∶2∶3∶4可知平抛运动水平分运动为匀速运动。 2．实验器材 平抛运动演示仪、铁架台、斜槽、小球、方木板、白纸、图钉、铅垂线、三角板、铅笔、刻度尺。 3．实验步骤及数据分析 (1)探究平抛运动竖直分运动的特点 ①按图甲所示将仪器安装好，调节A、B两球等高，且平抛平台水平。 ②用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动；同时B球被释放，自由下落，做自由落体运动。观察两球的运动轨迹，比较它们落地时间的先后。 ③分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复这个实验，记录实验现象。 ④根据实验现象得出平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。 (2)探究平抛运动水平分运动的特点 ①按如图乙所示安装好实验装置，将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上，调节斜槽M末端水平。 ②让钢球在斜槽中从某一高度由静止滚下，落在水平放置的可上下调节的倾斜挡板N上，就会挤压复写纸，在白纸上留下印迹。上下调节挡板N，通过多次实验，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。最后，用平滑曲线把这些印迹连接起来，就得到钢球做平抛运动的轨迹。 ③把小球平抛运动的抛出点印记在白纸上，取下白纸，以抛出点O为坐标原点，以水平方向为x轴，竖直向下为y轴建立直角坐标系，在小球平抛运动轨迹上选取A、B、C、D四点，使yA∶yB∶yC∶yD＝1∶4∶9∶16；测出A、B、C、D四点的x坐标值，若xA∶xB∶xC∶xD＝1∶2∶3∶4，即可知平抛运动的水平分运动为匀速运动。 4．误差分析 (1)斜槽末端没有调至水平，小球离开斜槽后不做平抛运动。 (2)确定小球运动的位置时不准确。 (3)量取轨迹上各点坐标时不准确。 5．注意事项 (1)实验中必须使斜槽末端的切线水平(检验是否水平的方法是：将小球放在斜槽末端水平部分，看其是否能静止)。 (2)方木板必须处于竖直平面内，固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直。 (3)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下。 (4)坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在木板上的投影点。 (5)小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。 考向1 实验原理与操作 1．在“研究平抛运动特点”的实验中，分别使用了图甲和图乙的实验装置。 (1)在图甲所示实验中，小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开自由下落。下列说法正确的是 ； A．所用两球的质量必须相等 B．可研究平抛运动竖直方向是否为自由落体运动 C．可研究平抛运动水平方向是否为匀速直线运动 D．用较大的力敲击弹性金属片，两球仍能同时落地 (2)在图乙所示实验中，除了用到图中器材之外，下列器材还需要用到的有 。 A．刻度尺 B．秒表 C．天平 (3)图丙是小球做平抛运动的闪光照片，图中每个小方格的边长都是5cm.若小球在平抛运动中的几个位置如图中的A、B、C、D所示，闪光照片的周期是 s，小球的初速度是 m/s，小球过C点时的速率是 m/s（取）。 考向2 数据处理与误差分析 2．某同学探究平抛运动的特点。 用如图所示装置研究平抛运动的特点，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上，小球沿斜槽轨道滑下后从斜槽末端飞出，落在水平挡板M上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，小球会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，依次重复上述操作，白纸上将留下一系列痕迹点。 (1)在探究平抛运动的特点时，除硬板、小球、斜槽、铅笔、白纸和复写纸、刻度尺之外，下列器材中还需要的有______。 A．重锤线 B．秒表 C．弹簧测力计 D．天平 (2)实验中，下列说法正确的是______。 A．斜槽轨道必须光滑 B．斜槽轨道末端要保持水平 C．挡板的高度需要等间距变化 D．每次应该从斜槽上相同的位置无初速度释放小球 (3)某同学用上图的实验装置得到的痕迹点如图所示，其中一个偏差较大的点产生的原因，可能是该次实验______。 A．小球释放的高度偏高 B．小球释放的高度偏低 C．小球没有被静止释放 D．挡板MN未水平放置 (4)如图为一小球做平抛运动时用闪光照相的方法获得的相片的一部分，图中背景小方格的边长为1.25cm，g取，则： ①小球运动的初速度 m/s； ②小球运动至B点的竖直速度 m/s。（结果保留两位有效数字） 考点二 创新实验方案 知识点　实验方案的改进 1.实验装置的改进：实验中利用光电门测初速度和传感器测落点。 2.实验方法的创新 考向1 实验原理的改进 3．玩具枪是一种以枪模型为基础的儿童玩具，深受孩子们的喜爱。玩具枪每次打出的子弹出射速度大小近似相等，飞行过程中所受空气阻力忽略不计。某同学为了测量子弹的出射速度，设计了如下实验： (1)如图甲所示，调整支撑杆至竖直，然后固定转轴，使上方玩具枪水平射出子弹，测出了子弹下降高度y和水平射程x，已知重力加速度为g，则子弹的出射速度 。（用x、y、g表示）。 (2)第二次实验过程如图乙所示，枪口已正对竖直墙面调至水平。该同学朝墙面开枪，第一枪子弹落点为A；后退，在相同高度处开了第二枪，落点为B；再后退，在相同高度处开了第三枪，落点为C。测得，。重力加速度，则子弹从枪口射出的初速度大小为 ，子弹落到B点时的速度大小为 。（结果均保留两位有效数字） 考向2 实验器材的创新 4．如图（甲）所示，研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌面上，利用光电门传感器和碰撞传感器可以测得小球的水平初速度v0和飞行时间t，底板上的标尺可以测得水平位移d。 （1）控制斜槽轨道的水平槽口高度h不变，让小球从斜槽的不同高度处滚下，以不同的速度冲出水平槽口，下列说法正确的是( ) A．落地点的水平距离d与初速度v0成反比 B．落地点的水平距离d与初速度v0成正比 C．飞行时间t与初速度v0大小无关 D．飞行时间t与初速度v0成正比 （2） 另一位同学做实验时根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，如图乙所示，O为抛出点。在轨迹上任取两点A、B，分别测得A点的竖直坐标y1=4.90cm、B点的竖直坐标：y2=44.10cm，A、B两点水平坐标间的距离△x=40.00cm，g取9.80m/s2，则平抛小球的初速度 v0为 m/s。 考向3 实验思路的创新 5．某同学用如图所示装置探究平抛运动的特点。保持水平弹射器左端位于一固定斜面底端的正上方，弹射器将一小球水平向左弹出，小球落在斜面上、改变弹射器左端离斜面底端的高度h（单位：m），多次重复实验，每次小球弹出的初速度相同，测出每次小球在斜面上落点位置到斜面底端的距离x（单位：m）。 （1）作线性图像分析处理实验数据，以x为横轴，则以 为纵轴（填正确答案标号）。 A．h            B．hx            C．            D． （2）取当地重力加速度g=10m/s2，测出以上作出的线性图像纵截距为0.50，斜率为，则斜面的倾角= ；小球弹出的初速度大小v0= m/s（结果保留两位有效数字）。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题20 探究平抛运动的特点 目录 考点一 教材原型实验 1 考向1 实验原理与操作 3 考向2 数据处理与误差分析 4 考点二 创新实验方案 6 考向1 实验原理的改进 6 考向2 实验器材的创新 7 考向3 实验思路的创新 8 考点一 教材原型实验 知识点　实验目的、器材、原理、步骤、注意事项、误差分析 1．实验原理 (1)在同一高度将A球水平抛出的同时由静止释放B球，两球同时落地，说明平抛运动的竖直分运动为自由落体运动。 (2)用描迹法画出小球平抛运动的轨迹，以抛出点为坐标原点建立直角坐标系，在轨迹上选取A、B、C、D四点，满足yA∶yB∶yC∶yD＝1∶4∶9∶16，则有TOA＝TAB＝TBC＝TCD，由xA∶xB∶xC∶xD＝1∶2∶3∶4可知平抛运动水平分运动为匀速运动。 2．实验器材 平抛运动演示仪、铁架台、斜槽、小球、方木板、白纸、图钉、铅垂线、三角板、铅笔、刻度尺。 3．实验步骤及数据分析 (1)探究平抛运动竖直分运动的特点 ①按图甲所示将仪器安装好，调节A、B两球等高，且平抛平台水平。 ②用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动；同时B球被释放，自由下落，做自由落体运动。观察两球的运动轨迹，比较它们落地时间的先后。 ③分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复这个实验，记录实验现象。 ④根据实验现象得出平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。 (2)探究平抛运动水平分运动的特点 ①按如图乙所示安装好实验装置，将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上，调节斜槽M末端水平。 ②让钢球在斜槽中从某一高度由静止滚下，落在水平放置的可上下调节的倾斜挡板N上，就会挤压复写纸，在白纸上留下印迹。上下调节挡板N，通过多次实验，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。最后，用平滑曲线把这些印迹连接起来，就得到钢球做平抛运动的轨迹。 ③把小球平抛运动的抛出点印记在白纸上，取下白纸，以抛出点O为坐标原点，以水平方向为x轴，竖直向下为y轴建立直角坐标系，在小球平抛运动轨迹上选取A、B、C、D四点，使yA∶yB∶yC∶yD＝1∶4∶9∶16；测出A、B、C、D四点的x坐标值，若xA∶xB∶xC∶xD＝1∶2∶3∶4，即可知平抛运动的水平分运动为匀速运动。 4．误差分析 (1)斜槽末端没有调至水平，小球离开斜槽后不做平抛运动。 (2)确定小球运动的位置时不准确。 (3)量取轨迹上各点坐标时不准确。 5．注意事项 (1)实验中必须使斜槽末端的切线水平(检验是否水平的方法是：将小球放在斜槽末端水平部分，看其是否能静止)。 (2)方木板必须处于竖直平面内，固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直。 (3)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下。 (4)坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在木板上的投影点。 (5)小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。 考向1 实验原理与操作 1．在“研究平抛运动特点”的实验中，分别使用了图甲和图乙的实验装置。 (1)在图甲所示实验中，小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开自由下落。下列说法正确的是 ； A．所用两球的质量必须相等 B．可研究平抛运动竖直方向是否为自由落体运动 C．可研究平抛运动水平方向是否为匀速直线运动 D．用较大的力敲击弹性金属片，两球仍能同时落地 (2)在图乙所示实验中，除了用到图中器材之外，下列器材还需要用到的有 。 A．刻度尺 B．秒表 C．天平 (3)图丙是小球做平抛运动的闪光照片，图中每个小方格的边长都是5cm.若小球在平抛运动中的几个位置如图中的A、B、C、D所示，闪光照片的周期是 s，小球的初速度是 m/s，小球过C点时的速率是 m/s（取）。 【答案】(1)BD(2)A(3) 0.1 1.5 2.5 【详解】（1）A. 所用两球的质量没有必要相等，A错误； B. 可研究平抛运动竖直方向是否为自由落体运动：若两球同时落地，表明平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动，B正确。 C. 不能研究平抛运动水平方向是否为匀速直线运动，C错误； D. 因为两球在竖直方向同时同一位置做自由落体运动，所以用较大的力敲击弹性金属片，两球仍能同时落地，D正确。 故选BD。 （2）在图乙所示实验中，除了用到图中器材之外，下列器材还需要用到刻度尺，测量小球的坐标，才能求出小球的初速度。不需要天平和秒表。 故选A。 （3）[1] 闪光照片的周期是解得 [2] 小球的初速度是 [3] 小球过C点时，， 考向2 数据处理与误差分析 2．某同学探究平抛运动的特点。 用如图所示装置研究平抛运动的特点，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上，小球沿斜槽轨道滑下后从斜槽末端飞出，落在水平挡板M上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，小球会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，依次重复上述操作，白纸上将留下一系列痕迹点。 (1)在探究平抛运动的特点时，除硬板、小球、斜槽、铅笔、白纸和复写纸、刻度尺之外，下列器材中还需要的有______。 A．重锤线 B．秒表 C．弹簧测力计 D．天平 (2)实验中，下列说法正确的是______。 A．斜槽轨道必须光滑 B．斜槽轨道末端要保持水平 C．挡板的高度需要等间距变化 D．每次应该从斜槽上相同的位置无初速度释放小球 (3)某同学用上图的实验装置得到的痕迹点如图所示，其中一个偏差较大的点产生的原因，可能是该次实验______。 A．小球释放的高度偏高 B．小球释放的高度偏低 C．小球没有被静止释放 D．挡板MN未水平放置 (4)如图为一小球做平抛运动时用闪光照相的方法获得的相片的一部分，图中背景小方格的边长为1.25cm，g取，则： ①小球运动的初速度 m/s； ②小球运动至B点的竖直速度 m/s。（结果保留两位有效数字） 【答案】(1)A(2)BD(3)AC(4) 0.75 1.0 【详解】（1）在探究平抛运动的特点时，需要重锤线，用以确保木板在竖直平面内，也可方便确定坐标轴，不需要秒表、弹簧测力计和天平，故选A。 （2）A．斜槽轨道没有必要光滑，因为小球每次滚动时的摩擦力都相同，故A错误； B．为了让小球做平抛运动，斜槽轨道末段必须水平，故B正确； C．挡板高度可以等间距变化，也可以不等间距变化，故C错误； D．为了保证小球平抛的初速度相同，应每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，故D正确。 故选BD。 （3）由题图可知，该点位于正常轨迹的上侧，表明该点水平方向的速度比其余点的水平速度大，可能是小球释放的高度偏高，或小球没有被静止释放，故选AC。 （4）[1]因题图中背景小方格的边长为1.25cm，可知，， 设每相邻两点的时间间隔为T，小球竖直方向为自由落体运动，根据解得因此小球水平方向的速度，即运动的初速度为 [2]小球运动至B点的竖直速度 考点二 创新实验方案 知识点　实验方案的改进 1.实验装置的改进：实验中利用光电门测初速度和传感器测落点。 2.实验方法的创新 考向1 实验原理的改进 3．玩具枪是一种以枪模型为基础的儿童玩具，深受孩子们的喜爱。玩具枪每次打出的子弹出射速度大小近似相等，飞行过程中所受空气阻力忽略不计。某同学为了测量子弹的出射速度，设计了如下实验： (1)如图甲所示，调整支撑杆至竖直，然后固定转轴，使上方玩具枪水平射出子弹，测出了子弹下降高度y和水平射程x，已知重力加速度为g，则子弹的出射速度 。（用x、y、g表示）。 (2)第二次实验过程如图乙所示，枪口已正对竖直墙面调至水平。该同学朝墙面开枪，第一枪子弹落点为A；后退，在相同高度处开了第二枪，落点为B；再后退，在相同高度处开了第三枪，落点为C。测得，。重力加速度，则子弹从枪口射出的初速度大小为 ，子弹落到B点时的速度大小为 。（结果均保留两位有效数字） 【答案】(1)(2) 2.0 2.8 【详解】（1）根据平抛运动规律可知，弹丸在水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，则，方程联立解得 （2）[1]根据匀变速直线运动规律可知，连续相等的时间内位移之差为代入数据可得第三枪弹丸的运动时间比第二枪多出枪口时的初速度为 [2]子弹落到B点时的竖直速度大小B点时的速度大小为 考向2 实验器材的创新 4．如图（甲）所示，研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌面上，利用光电门传感器和碰撞传感器可以测得小球的水平初速度v0和飞行时间t，底板上的标尺可以测得水平位移d。 （1）控制斜槽轨道的水平槽口高度h不变，让小球从斜槽的不同高度处滚下，以不同的速度冲出水平槽口，下列说法正确的是( ) A．落地点的水平距离d与初速度v0成反比 B．落地点的水平距离d与初速度v0成正比 C．飞行时间t与初速度v0大小无关 D．飞行时间t与初速度v0成正比 （2） 另一位同学做实验时根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，如图乙所示，O为抛出点。在轨迹上任取两点A、B，分别测得A点的竖直坐标y1=4.90cm、B点的竖直坐标：y2=44.10cm，A、B两点水平坐标间的距离△x=40.00cm，g取9.80m/s2，则平抛小球的初速度 v0为 m/s。 【答案】 BC 2.0 【详解】(1)[1]竖直方向自由落体运动，解得飞行时间t与初速度v0大小无关，平抛运动水平方向做做匀速运动，x=v0t，所以落地点的水平距离d与初速度v0成正比，故BC正确。故选BC。 (2)[2]，根据得根据得则小球平抛运动的初速度为 考向3 实验思路的创新 5．某同学用如图所示装置探究平抛运动的特点。保持水平弹射器左端位于一固定斜面底端的正上方，弹射器将一小球水平向左弹出，小球落在斜面上、改变弹射器左端离斜面底端的高度h（单位：m），多次重复实验，每次小球弹出的初速度相同，测出每次小球在斜面上落点位置到斜面底端的距离x（单位：m）。 （1）作线性图像分析处理实验数据，以x为横轴，则以 为纵轴（填正确答案标号）。 A．h            B．hx            C．            D． （2）取当地重力加速度g=10m/s2，测出以上作出的线性图像纵截距为0.50，斜率为，则斜面的倾角= ；小球弹出的初速度大小v0= m/s（结果保留两位有效数字）。 【答案】 C 30° 3.0 【详解】（1）[1]设小球平抛运动的时间为t，由平抛运动规律有：xcosθ=v0t，h-xsinθ=可得以x为横轴、为纵轴，作出的图像为线性图像，选项C正确ABD错误。 （2）[2][3]由图像的物理意义有sinθ=0.5，故θ=30°，可得v0=3.0m/s。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$