第一章 3 探究平抛运动的特点-【优化探究】2025-2026学年新教材高中物理必修第二册同步导学案配套PPT课件（教科版）

3　探究平抛运动的特点 1 [学习目标]　1.知道什么是平抛运动。2.会用实验描绘平抛运动的轨迹(重点)。3.会用运动分解的方法分析平抛运动,并能设计实验探究两个分运动的特点(重难点)。 2 课堂检测 素养达标 内容索引 3 基础实验要求 一、什么是平抛运动 物体以一定的初速度沿水平方向抛出,不考虑空气的阻力,物体只在重力作用下所做的运动,叫作平抛运动。以一定速度沿水平方向飞出的小球的运动、运动员水平击出的排球的运动、沿水平方向飞行的飞机所释放的物体的运动等,如果空气阻力对运动的影响可以忽略,都可视为平抛运动。 4 二、描绘平抛运动的轨迹 1.实验仪器(如图所示) 5 2.实验操作 (1)将实验仪器置于桌面,调节调平螺丝,观察重垂线,使面板处于竖直平面内,卡好定位板。装好平抛轨道,使轨道的抛射端处于水平位置。 (2)在描迹记录纸后衬垫一张复写纸或打字蜡纸,并用压纸板将它们紧贴固定在面板上。使横坐标x轴在水平方向上,纵坐标y轴沿竖直方向向下,并注意使坐标原点的位置在平抛物体(钢球)的中心离开轨道处。 (3)把接球挡板置于最上方一格。 6 (4)将定位板在某一位置固定好。钢球紧靠定位板释放,球沿轨道向下运动,以一定的初速度由轨道的平直部分水平抛出。下落的钢球打在接球挡板上,由于挡板平面向记录面板倾斜,小球将挤压记录纸,留下一个迹点。 (5)将接球挡板向下移动一格,重复上述操作方法,得到第二个印迹点,如此继续下移接球挡板,直至最低点,即可得到平抛的钢球下落时的一系列迹点。 (6)改变定位板的位置,即可改变钢球平抛的初速度,重复上述实验操作步骤,便可获得另一系列迹点。 7 3.描绘平抛运动的轨迹 取下记录纸,将各次实验所记录的点分别用平滑曲线连接起来,即可得到以不同的初速度做平抛运动的小钢球的轨迹图线,如图所示。 8 实验创新研析 题型1　实验原理与操作 [典例1]　某同学用如图所示的实验装置做“探究平抛运动的特点”的实验。 9 (1)为了能较准确地描绘小球的运动轨迹, 下列说法正确的是________。   A.小球做平抛运动时应与木板摩擦,以便 画出运动轨迹 B.本实验不需要用天平测出小球的质量,也 不需要配备重垂线 C.为了保证小球沿水平方向飞出,应将斜槽轨道的末端调成水平 D.以小球在斜槽末端时球心在方格纸上的投影点作为所建坐标系的原 点O CD 10 (1)小球做平抛运动时,不应使其与木板摩擦, 以免影响运动的轨迹,故A错误;本实验不需要 用天平测出小球的质量,但需要配备重垂线, 以便确定竖直方向,故B错误;为了保证小球 沿水平方向飞出,应将斜槽轨道的末端调成 水平,故C正确;小球从斜槽上某位置由静止滚下,离开斜槽末端后做平抛运动,应以小球在斜槽末端时球心在方格纸上的投影点作为所建坐标系的原点O,故D正确。 11 (2)在此实验中,每次都要让小球从斜槽上的 同一位置由静止滚下,但小球与斜槽间有摩 擦力,这个摩擦力________(选填“会”或 “不会”)使实验的误差增大。  (2)只要让小球每次均从斜槽上同一位置由静止滚下,小球到达斜槽末端时速度就相同,可知小球与斜槽间的摩擦力不会增大实验误差。 不会 12 题型2　数据处理与分析 [典例2]　在“探究平抛运动的特点”的实验中,某同学将斜槽固定在桌子边缘,将贴有方格纸的方木板靠近斜槽固定,方格纸的横线与小球出射方向平行,每个格的边长L＝5 cm。正确调整后进行实验,让小球从斜槽上某一位置滚下。 13 (1)通过实验得到小球的运动轨迹, 在轨迹上取一些点,以小球平抛运 动的起点O为坐标原点,测量它们 的水平坐标x和竖直坐标y,如图1所 示的y－x图像中可能正确反映小球 运动轨迹的是________。  A 14 (1)小球水平方向做匀速直线运动,竖直方向受重力,做匀加速直线运动,小球做曲线运动,运动轨迹弯向y轴正方向,故A正确,B、C、D错误。 15 (2)某同学选取了小球在运动途中的三个位置,如图2所示,则该小球做平抛运动的初速度为________m/s;B点的竖直分速度为________m/s。(g取10 m/s2)  1.5　 2 16 (2)竖直方向有Δy＝y2－y1＝gT2 根据图2知Δy＝(5×5－3×5)cm＝10 cm＝0.1 m 可得 T＝0.1 s 故小球平抛运动的初速度 v0＝ m/s＝1.5 m/s 小球过B点的竖直分速度 vy＝ ×10－2 m/s＝2 m/s。 17 题型3　实验拓展与创新 [典例3]　如图,探究平抛运动的特点的实 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测得小球的水平初 速度和飞行时间,底板上的标尺可以测得 水平位移。保持水平槽口距底板高度h＝ 0.420 m不变。改变小球在斜槽轨道上下 滑的起始位置,测出小球做平抛运动的初 速度v0、飞行时间t和水平位移d,记录在表中。 v0/(m·s－1) 0.741 1.034 1.318 1.584 t/ms 292.8 293.0 292.8 292.9 d/cm 21.7 30.3 38.6 46.4 18 (1)由表中数据可知,在h一定时,小球水平位移d与其初速度v0成________关系。   (1)由题表中数据可知,h一定时,小球的水平位移d与其初速度v0成正比 关系。 v0/(m·s－1) 0.741 1.034 1.318 1.584 t/ms 292.8 293.0 292.8 292.9 d/cm 21.7 30.3 38.6 46.4 正比　 19 (2)一位同学计算出小球飞行时间的理论值t理＝s＝ 289.8 ms,发现理论值与测量值之差约为3 ms。经检查,实验及测量无误, 其原因是______________________________________________。   (2)该同学计算时重力加速度取的是10 m/s2,而实际重力加速度约为 9.8 m/s2,故导致约3 ms的偏差。 计算时重力加速度取值(10 m/s2)大于实际值 20 (3)另一位同学分析并纠正了上述偏差后,另做了这个实验,竟发现测量值t'依然大于自己得到的理论值t'理,但二者之差在3~7 ms之间,且初速度越大差值越小。对实验装置的安装进行检查,确认斜槽槽口与底座均水平,则导致偏差的原因是___________。   (3)光电门传感器置于槽口的内侧,使时间的测量值大于理论值,且初速度越大,二者差值越小。 见解析 21 课堂检测 素养达标 22 2 3 4 5 1 1.为了研究平抛运动的特点,某同学设计了 如下实验:将两个相同的滑道固定在同一竖 直平面内,使滑道的末端水平,其中滑道2右 端与光滑水平桌面相接。再把两个完全相 同的小钢球从两个滑道上端的同一竖直线 上由静止开始同时释放,如图所示。该同学 可以观察到的实验现象是____________________________,这一现象说明了__________________________________________。  两小球在水平桌面上相碰 平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动 23 2 3 4 5 1 两钢球从滑道的同一高度由静止同时释放, 球2离开滑道后做匀速直线运动,球1做平抛 运动,水平方向速度相同,观察到的现象是 球1落到光滑水平桌面上并击中球2,说明平 抛运动在水平方向上是匀速直线运动。 24 2 3 4 5 1 2.在做“探究平抛运动的特点”的实验时: 某同学通过实验得到的轨迹如图所示,由轨迹可知, 竖直距离yOA∶yAB∶yBC＝__________, tOA∶tAB∶Tbc ＝__________,这表明竖直方向是初速度为________ 的______________运动。 　　 1∶3∶5 1∶1∶1 零 匀加速直线 25 2 3 4 5 1 由轨迹可知,竖直距离yOA∶yAB∶yBC＝1∶3∶5;由于 水平距离xOA＝xAB＝xBC,则tOA＝tAB＝tBC,所以tOA∶ tAB∶tBC＝1∶1∶1;在连续相等的时间内,竖直方向 的位移之比为1∶3∶5…,表明竖直方向是初速度为 零的匀加速直线运动。 26 2 3 4 5 1 3.采用如图甲所示的实验装置做“探究平抛运 动的特点”的实验。 (1)实验时需要下列哪个器材________。  A.弹簧测力计 B.重垂线 C.打点计时器 (1)实验时需要重垂线来确定竖直方向,故选B。 B 27 2 3 4 5 1 (2)做实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画出小球平抛运动的轨迹。下列的一些操作要求,正确的是________。  A.每次必须由同一位置静止释放小球 B.每次必须严格地等距离下降记录小球位置 C.小球运动时不应与木板上的白纸相接触 D.记录的点应适当多一些 ACD 28 2 3 4 5 1 (2)为保证每次小球运动的初速度相同,每次必 须由同一位置静止释放小球,A正确;实验中,不 必严格地等距离下降记录小球位置,B错误;为保 证小球在空中运动时只受到重力,小球运动时 不应与木板上的白纸相接触,C正确;为使描得的 轨迹精准些,误差小些,记录的点应适当多一些,D正确。 29 2 3 4 5 1 (3)若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平 方向是匀速运动,记录下如图乙所示的频闪照片。在 测得x1、x2、x3、x4后,需要验证的关系是__________ ___________________。已知频闪周期为T,用下列计 算式求得的水平速度,误差较小的是________。  A.　　　　　　　　　　 B. C. D. x4－x3＝ x3－x2＝x2－x1＝x1 D 30 2 3 4 5 1 (3)若小球在水平方向上做匀速直线运动,则满足x1＝x2 －x1＝x3－x2＝x4－x3;位移较大时,距离的测量误差较 小,故用计算水平速度误差较小,D正确。 2 3 4 5 1 4.(2023·浙江6月卷,节选)在“探究平抛运动的特点” 实验中: (1)用图1装置进行探究,下列说法正确的是________。  A.只能探究平抛运动水平分运动的特点 B.需改变小锤击打的力度,多次重复实验 C.能同时探究平抛运动水平、竖直分运动的特点 B (1)用图1装置可以探究平抛运动竖直方向做自由落体运动的特点,需要改变小锤击打的力度,多次重复实验,B正确,A、C错误。 32 2 3 4 5 1 (2)用图2装置进行实验,下列说法正确的是________。  A.斜槽轨道M必须光滑且其末端水平 B.上下调节挡板N时必须每次等间距移动 C.小钢球从斜槽M上同一位置由静止滚下 C (2)用图2装置进行实验,斜槽轨道M没必要光滑,但末端必须水平,A错误;上下调节挡板N时,不需要等间距移动,B错误;小钢球必须从斜槽M上同一位置由静止滚下,C正确。 33 2 3 4 5 1 (3)用图3装置进行实验,竖直挡板上附有复写纸和白纸, 可以记下钢球撞击挡板时的点迹。实验时竖直挡板初始 位置紧靠斜槽末端,钢球从斜槽上P点由静止滚下,撞击 挡板留下点迹0,将挡板依次水平向右移动x,重复实验, 挡板上留下点迹1、2、3、4。以点迹0为坐标原点,竖直 向下建立坐标轴y,各点迹坐标值分别为y1、y2、y3、y4。 测得钢球直径为d,则钢球平抛初速度v0为________。  A.(x＋) B.(x＋) C.(3x－) D.(4x－) D 34 2 3 4 5 1 (3)用图3装置进行实验,根据平抛运动规律有x－＝v0T, y1＝gT2,联立解得v0＝(x－),A、B错误;根据平 抛运动规律有4x－＝v0·4T,y4＝g(4T)2,联立解得 v0＝(4x－),C错误,D正确。 2 3 4 5 1 5.在做“探究平抛运动的特点”的 实验时,用如图所示的装置确定小球 在不同时刻所通过的位置。将一块 平木板钉上复写纸和白纸,竖直立于 槽口前某处且和斜槽所在的平面垂 直,使小球从斜槽上紧靠挡板处由静 止滚下,小球撞在木板上留下点迹A;将木板向后移距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下,小球撞在木板上留下点迹B;将木板再向后移距离x,小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下,再得到点迹C。 36 2 3 4 5 1 (1)关于这个实验,下列选项中会引起 实验误差的是______。  A.斜槽末端不水平 B.斜槽轨道不光滑 C.实验小球为泡沫球 D.每次从同一高度无初速度释放小球 AC 37 2 3 4 5 1 (1)当斜槽末端切线没有调整水平时, 小球脱离槽口后并非做平抛运动,但 在实验中,仍按平抛运动分析处理数 据,会造成较大误差,所以斜槽末端 切线不水平会造成误差,故A正确;只 要让它从同一高度、无初速度开始 运动,在相同的情形下,即使球与槽之间存在摩擦力,仍能保证球做平抛运动的初速度相同,所以斜槽轨道不光滑不会引起实验误差,故B错误; 2 3 4 5 1 实验小球为泡沫球,则受到的阻力较 大,因此小球不是做平抛运动,所以实 验小球为泡沫球时会增大实验误差, 故C正确;根据实验原理知,要求每次 从同一高度无初速度释放小球,确保 小球以同一初速度做平抛运动,所以 每次从同一高度无初速度释放小球不会引起实验误差,故D错误。 2 3 4 5 1 (2)若测得木板每次后移距离x＝20.00 cm, A、B间距离y1＝4.70 cm,B、C间距离y2＝ 14.50 cm,根据以上直接测得的物理量推 导出小球初速度的计算公式为v0＝ __________(用题中所给字母表示);小球 初速度值为__________m/s。(g取9.80 m/s2,结果保留三位有效数字)  x 2.00 40 2 3 4 5 1 (2)设相邻两点间的时间间隔为t,有 x＝v0t,y2－y1＝gt2 解得v0＝x 代入数据,解得v0＝2.00 m/s。 $$