20第四单元 实验5　探究平抛运动的特点-【优化指导】2026年物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教浙江专版）

高考总复习 物理 必修　第二册 实验5　探究平抛运动的特点 第四单元　曲线运动　 万有引力与航天 实验目的 1.探究平抛运动的特点。2.会通过描绘的平抛运动轨迹计算物体的初速度。 一、实验原理与操作 •实验技能必备 实验 器材 末端水平的斜槽、背板、挡板、复写纸、白纸、钢球、刻度尺、铅垂线、三角板、铅笔等 操作 步骤 1.按实验原理图甲安装实验装置，使斜槽末端水平。 2.以斜槽水平部分端口上小球球心位置为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴。 3.使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，把笔尖放在小球可能经过的位置上，如果小球运动中碰到笔尖，用铅笔在该位置标记为一点。用同样的方法，在小球运动轨迹上描下若干点。 4.将白纸从木板上取下，从O点开始连接画出的若干点描绘出一条平滑的曲线，如实验原理图乙所示 •实验技能必备 二、数据处理与分析 1.判断平抛运动的轨迹是不是抛物线 若平抛运动的轨迹是抛物线，则当以抛出点为坐标原点建立直角坐标系后，轨迹上各点的坐标具有y＝ax2的关系，且同一轨迹上a是一个特定的值。 用刻度尺测量几个点的x、y坐标，分别代入y＝ax2中求出常数a，看计算得到的a值在误差范围内是否为一常数。 •实验技能必备 •实验技能必备 •实验技能必备 三、注意事项 1.固定斜槽时，要保证斜槽末端的切线水平，以保证小球的平抛初速度水平，否则小球的运动就不是平抛运动了。 2.小球每次从槽中的同一位置由静止释放，这样可以确保每次小球抛出时的速度相等。 3.坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，应是小球在槽口时，球的球心在背板上的水平投影点。 •实验技能必备 实验原理与操作 考向1 命题点一　教材原型实验 [典例1] （2023·浙江6月卷）在“探究平抛运动的特点”实验中： 实验典题突破 (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 (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上同一位置静止滚下 B C 实验典题突破 D 实验典题突破 实验典题突破 解析：(1)用题图1所示的实验装置，只能探究平抛运动竖直分运动的特点，A、C错误；在实验过程中，需要改变小锤击打的力度，多次重复实验，B正确。 (2)为了保证小球做平抛运动，需要斜槽末端水平，为了保证小球抛出时速度相等，每一次小球需要静止从同一位置释放，斜槽不需要光滑，A错误，C正确；上下调节挡板N时不必每次等间距移动，B错误。 实验典题突破 实验典题突破 数据处理与分析 考向2 [典例2] （2024·金丽衢十二校二模）甲同学利用留迹法做平抛运动实验，在饮料瓶侧面开一小孔，让水流水平射出（如图甲），并用照相机拍下了某时刻的水柱轨迹，冲洗后的照片和实物的尺寸比例为1∶4。利用部分轨迹在水平方向和竖直方向建立坐标轴（如图乙），轨迹上三个点A、B和C的坐标分别为(0 cm，0 cm)、(2.5 cm，2.5 cm)和(5.0 cm，7.5 cm)，重力加速度g取10 m/s2。 实验典题突破 (1)该时刻水柱初速度大小为____________ m/s。 (2)水柱上B点的速度大小为____________ m/s。 实验典题突破 实验典题突破 实验典题突破 实验典题突破 实验典题突破 实验设计、实验器材上的创新 考向1 命题点二　实验拓展与创新 1.频闪照相的应用 (1)用频闪仪胶片记录物体在几个闪光时刻的位置代替铅笔描迹。 (2)利用频闪照片代替坐标纸，使数据分析更方便。 实验典题突破 2.水平移动法的应用 利用改变相同水平距离控制相同的运动时间，根据找落点确定小球在不同水平位置的竖直位置。 实验典题突破 [典例3] 频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段。在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。某物理小组利用如图甲所示装置探究平抛运动规律。他们分别在该装置正上方和右侧正前方安装了频闪仪器并进行了拍摄，得到的频闪照片如图乙所示，O为抛出点。P为运动轨迹上某点。根据平抛运动规律分析下列问题（g取10 m/s2）。 实验典题突破 (1)图乙中，频闪仪器A所拍摄的频闪照片为_________[填“(a)”或“(b)”]。 实验典题突破 实验典题突破 实验典题突破 [典例4] 某同学设计了一个“探究平抛运动的特点”的实验。实验装置示意图如图甲所示，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（如图甲中P0P0′，P1P1′，…），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，每次让小球从斜轨道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。实验得到的小球在白纸上打下的若干痕迹点如图乙所示。 实验典题突破 (1)实验前应对实验装置反复调节，直到______________________。 每次让小球从斜轨道的同一位置由静止释放，是为了___________。 (2)每次将B板向内侧平移相同距离d，是为了________________。 (3)在图乙中绘出小球做平抛运动的轨迹。 实验典题突破 答案：(1)斜轨道末端切线水平、A板水平、插槽P0P0′垂直斜轨道并在斜轨道末端正下方　使小球每次做平抛运动的初速度都相同 (2)使记录纸上每两点之间的水平距离相等 (3)见解析图 实验典题突破 解析：(1)对实验装置反复调节的目的：①使斜轨道末端切线水平，以保证小球离开轨道做平抛运动；②使A板水平，保证B板总处于同一高度；③使插槽P0P0′垂直斜轨道并在斜轨道末端正下方，以保证B板在P0P0′时小球的痕迹为抛出点。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了保证小球每次以相同初速度做平抛运动。 (2)每次将B板向内侧平移距离d，是为了使记录纸上每两点间的水平距离相等。 实验典题突破 (3)小球做平抛运动的轨迹如图所示。 实验典题突破 实验目的、数据处理上的创新 考向2 1.根据平抛运动的原理进行其他物理量的测量，替代平抛运动特点的探究。 2.数据处理采用平抛运动的分解思想和平抛运动常见模型的处理方法。 实验典题突破 [典例5] 斜坡是山城重庆常见的一种道路情况。小张同学用卷尺和一把弹簧枪（如图甲所示），结合自己的身高h及平抛运动知识，测量出自己家门口的一段长斜坡的高度，具体实验过程如下： 实验典题突破 (1)小张同学先找一段水平路面，将小球装入弹簧枪中，装入弹簧枪中的小球应选择_______。 A．小钢球 B．小木球 C．小塑料球 D．均可 A 实验典题突破 (2)用小球压缩弹簧并记录压缩后弹簧的长度，将弹簧枪贴在头顶处沿____________方向发射，如图乙所示，然后测量出小球落地点到发射点的水平距离x。 (3)改变并记录弹簧枪内弹簧的长度，重复步骤(2)多测几组x。 实验典题突破 (4)小张同学走上斜坡，先用卷尺测量出斜坡的长度L，然后用小球压缩弹簧到(2)、(3)步骤中对应长度，再将弹簧枪贴在路面上沿(2)、(3)步骤中相同方向发射，如图丙所示，然后测量出相应的小球落地点到发射点沿斜坡的距离x0。 实验典题突破 (5)用测得的x、x0绘制图像如图丁，其纵坐标应选择____________（填“x”“x2”或“x3”）。 实验典题突破 (6)找出图线的斜率为k，求出斜坡倾角θ的正弦值sin θ＝________（用h和k表示）。 (7)则斜坡的高度为H＝L sin θ。 实验典题突破 解析：(1)要选择密度大、体积小的物体，小钢球的密度大，空气阻力对小钢球的影响比小木球和小塑料球的小，A正确，B、C、D错误。 (2)让小钢球做平抛运动，所以将弹簧枪贴在头顶处沿水平方向发射。 实验典题突破 实验典题突破 请完成：课时提升训练（20） 温馨提示 谢谢观看！ 实验原理图 使小球做平抛运动，利用描点法描绘出小球的运动轨迹，建立坐标系，测出轨迹曲线上某一点的坐标x和y，由公式x＝v0t和y＝gt2，得v0＝x 2.计算平抛运动的初速度 (1)平抛轨迹完整（即含有抛出点） 在轨迹上任取一点，测出该点离原点的水平位移x及竖直位移y，根据x＝v0t，y＝gt2，就可求出初速度v0＝x。 (2)平抛轨迹残缺（即无抛出点） 如图所示，在轨迹上任取三点A、B、C，使A、B间及B、C间的水平距离相等，由平抛运动的规律可知，A、B间与B、C间所用时间相等，设为t，则Δh＝hBC－hAB＝gt2所以t＝，则初速度v0＝＝x。 (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点静止滚下，撞击挡板留下点迹O，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O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－） (3)竖直方向，根据y1＝gt2，水平方向x－＝v0t，联立可得v0＝（x－），A错误；竖直方向，根据Δy＝y2－2y1＝gt2，水平方向x＝v0t，联立可得v0＝x，B错误；竖直方向根据y4＝gt2，水平方向4x－＝v0t，联立可得v0＝（4x－），D正确，C错误。 (3)图丙为乙同学设计的实验装置，每次将质量为m的小球从半径为R的四分之一圆弧轨道不同位置由静止释放，并在圆弧轨道最低点水平部分处装有压力传感器测出小球对轨道压力的大小F。在轨道最低点右侧水平距离x＝ m处固定一等高竖直挡板，实验获得小球在竖直面上的下落距离y，处理数据后作出了如图丁所示的F－图像，则由图可求得小球的质量m＝___________ kg，四分之一圆弧轨道的半径R＝___________ m。 答案：(1)1　(2)　(3)0.5　0.25 解析：(1)在竖直方向有Δy＝4(yBC－yAB)＝gT2，在水平方向有4xAB＝v0T，联立并代入数据解得v0＝1 m/s。 (2)水柱上B点竖直方向的速度大小vBy＝，B点的速度大小vB＝，联立并代入数据解得vB＝ m/s。 (3)在最低点小球对圆弧轨道压力的大小为F，根据牛顿第三定律可知轨道对小球的支持力大小F′＝F，在最低点根据牛顿第二定律有F′－mg＝m，根据平抛运动规律有x＝v0t，y＝gt2，联立解得F′＝mg＋·，即F＝mg＋·，结合题图丁有mg＝5.0 N，＝ N·m＝ 1 N·m，x＝ m，联立解得m＝0.5 kg，R＝0.25 m。 (2)测得图乙(a)中OP距离为45 cm，(b)中OP距离为30 cm，则小球做平抛运动的初速度大小应为____________m/s，小球在P点速度大小应为____________m/s。 答案：(1)(b)　(2)1　 解析：(1)小球做平抛运动时，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，故频闪仪器A所拍摄的频闪照片为(b)。 (2)竖直方向上，由y＝gt2得t＝＝ s＝0.30 s，水平方向上v0＝＝ m/s＝1 m/s，小球在P点竖直方向的速度v⊥＝gt＝10×0.30 m/s＝3 m/s，则vP＝＝ m/s。 答案：(2)水平　(5)x2　(6) (5)根据图乙由平抛规律得h＝gt2，x＝vt，联立得x＝v①；根据图丙由平抛规律有x0sin θ＝gt′2，x0cos θ＝vt′，联立得cos θ＝v②，由①②得x2＝x0，根据图丁是直线，其纵坐标应选择x2。 (6)由(5)中函数关系得k＝，解得sin θ＝ 。 $$