20第四章 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（云南专版）

高考总复习 物理 第四章　曲线运动　 万有引力与宇宙航行 实验❺　探究平抛运动的特点 一、实验器材 斜槽、小钢球、竖直固定在铁架台上的木板、铅垂线、白纸、复写纸、刻度尺、三角板、铅笔。 必备知识 自主落实 二、实验操作 1．探究平抛运动竖直分运动的特点 (1)进行实验：如图所示，用小锤击打弹性金属片， A球做平抛运动，同时B球做自由落体运动。 (2)实验现象：无论小球距地面的高度如何，无论小 锤击打的力度如何，A、B两个小球均同时落地。 (3)实验结论：平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动。 必备知识 自主落实 2．探究平抛运动水平分运动的特点 (1)安装器材：如图所示，调节斜槽M使其末端水平；调节背板使其处于竖直平面，以确保小球的运动不接触背板；将一张白纸和一张复写纸固定在背板上；卡好倾斜挡板N。 必备知识 自主落实 (2)建坐标系：把钢球静放在斜槽M的槽口处，将球心在背板上的投影点O作为坐标原点，利用铅垂线沿竖直方向画出y轴，再垂直y轴画出x轴。 (3)印上痕迹：让钢球从斜槽某一确定的高度滚下，钢球飞出后最终会落到倾斜的挡板N上，挤压复写纸，在白纸上留下印迹。 (4)重复：上下调节挡板N，重复步骤(3)，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。 必备知识 自主落实 三、数据记录及分析 　如图所示，选取平抛运动轨迹上的三个特殊点(A、B、C)，已知小方格的边长为h，其中A、B、C三点的纵坐标分别为h、4h、9h。 必备知识 自主落实 1．竖直分运动 竖直分位移yOA＝h、yAB＝3h、yBC＝5h，由Δy＝gT2(逐差公式)可知，钢球从O→A、A→B及B→C所用的时间T相等。 2．水平分运动 水平分位移xOA＝3h、xAB＝3h、xBC＝3h，由x＝v0T可知平抛运动的水平分运动是匀速直线运动。 必备知识 自主落实 必备知识 自主落实 考点一 教材原型实验(物理观念、科学探究) 角度 实验操作与注意事项　　　　　　　　　　　　　　 1.安装斜槽：实验中必须调整斜槽末端，使其切线水平。 关键能力 强化提升 2．释放小球 (1)小球每次必须从斜槽上的同一位置由静止滚下。 (2)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。 关键能力 强化提升 【典例1】 (2022·浙江1月选考)在“研究平抛运动”实验中，以小钢球离开轨道末端时球心的位置为坐标原点O，建立水平与竖直坐标轴。让小球从斜槽上离水平桌面高为h处静止释放，使其水平抛出，通过多次描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹，如图所示。在轨迹上取一点A，读取其坐标(x0，y0)。 (1)下列说法正确的是 ________。(填字母代号) A．实验所用斜槽应尽量光滑 B．画轨迹时应把所有描出的点用平滑的曲线连接起来 C．求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 解析：(1)只要保证小球每次从同一位置由静止释放、到达斜槽末端的速度大小相同即可，与实验所用斜槽是否光滑无关，A错误；画轨迹时应舍去误差较大的点，把误差小的点用平滑的曲线连接起来，B错误；求平抛运动的初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据，便于减小读数产生的偶然误差，C正确。 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 角度 数据处理及误差分析 【典例2】 (2024·河北卷)图甲为探究平抛运动特点的装置，其斜槽位置固定且末端水平，固定坐标纸的背板处于竖直面内，钢球在斜槽中从某一高度滚下，从末端飞出，落在倾斜的挡板上挤压复写纸，在坐标纸上留下印迹。某同学利用此装置通过多次释放钢球，得到了如图乙所示的印迹，坐标纸的y轴对应竖直方向，坐标原点对应平抛起点。 关键能力 强化提升 (1)每次由静止释放钢球时，钢球在斜槽上的高度________(填“相同”或“不同”)。 (2)在坐标纸中描绘出钢球做平抛运动的轨迹。 关键能力 强化提升 (3)根据轨迹，求得钢球做平抛运动的初速度大小为________m/s(当地重力加速度g为9.8 m/s2，保留2位有效数字)。 答案：(1)相同　(2)见解析图　(3)0.71 关键能力 强化提升 解析：(1)为保证钢球每次平抛运动的初速度相同，必须让钢球在斜槽上同一位置静止释放，故高度相同； (2)描点连线用平滑曲线连接，钢球做平抛运动的轨迹如图所示； 关键能力 强化提升 (3)因为抛出点在坐标原点，为方便计算，在图线上找到较远的点，在图线上找到纵坐标为19.6 cm的点为研究位置，该点坐标为(14.1 cm，19.6 cm)，根据平抛运动规律x＝v0t，y＝gt2，解得v0＝0.71 m/s。 关键能力 强化提升 考点二 实验的拓展与创新(科学探究、科学思维) 角度 实验数据获取上的创新 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 【典例3】 在做“探究平抛运动的特点”的实验时： (1)钢球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴，竖直线是用________来确定的。 (2)某同学通过实验得到的轨迹如图甲所示，由轨迹可知，竖直距离yOA∶yAB∶yBC＝________，tOA∶tAB∶tBC＝________，这表明在竖直方向上的运动是初速度为________的________________运动。 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 (3)该同学在轨迹上选取间距较大的几个点，测出其坐标，并在直角坐标系内绘出了y－x2图像(如图乙)，此平抛运动中钢球的初速度v0＝0.49 m/s，则竖直方向的加速度g＝______m/s2。(保留3位有效数字) 答案：(1)铅垂线　(2)1∶3∶5　1∶1∶1　零 匀加速直线　(3)9.60 关键能力 强化提升 解析：(1)竖直线用铅垂线确定，因为小球在竖直方向所受的重力是竖直向下的。 (2)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，表明在竖直方向上的运动是初速度为零的匀加速直线运动，O点就是抛出点。 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 1．(2022·海南卷)用如图甲所示的装置研究平抛物体的运动规律，击打弹片时，A做平抛运动，B做自由落体。 　 (1)经过多次实验发现两个小球总是同时落地，则得到结论： ___________________________________________________________ _________________________________________________________。 (2)以A的抛出点作为坐标原点，建立直角坐标系，如图乙所示，设从O→A，从A→B，从B→C的时间分别是tOA、tAB、tBC，则这三个时间________(填“相等”或“不相等”)。物体平抛的初速度是________(用x、h、g表示)。 2．(2023·浙江6月选考)在“探究平抛运动的特点”实验中： (1)用图甲所示的装置进行探究，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)用图乙所示的装置进行实验，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 (3)用图丙所示的装置进行实验，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________。 解析：(1)用题图甲所示的实验装置，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。 请完成：课时跟踪练 22 温馨提示 谢谢观看！ 由右图的数据可以求出平抛运动的初速度。 由Δh＝hBC－hAB＝gt2得t＝，则初速度v0＝＝x。 (2)根据题目所给信息，小球做平抛运动的初速度大小v0＝________。(填字母代号) A． B． C．x0 D．x0 (3)本实验要求小球多次从斜槽上同一位置由静止释放的理由是____________________。 答案：(1)C　(2)D　(3)确保多次运动的轨迹相同 (2)坐标原点O为抛出点，由平抛规律有x0＝v0t，y0＝gt2，联立解得平抛的初速度为v0＝x0，D正确。 (3)小球多次从斜槽上同一位置由静止释放是为了保证小球到达斜槽末端的速度大小都相同，从而能确保多次运动的轨迹相同。 1．用频闪仪胶片记录物体在几个闪光时刻的位置。 2．利用分析频闪照片的方法代替坐标纸，使数据分析更方便  每次竖直挡板移动相同水平距离x，以控制相同的运动时间，根据落点的印迹确定小球在不同水平位置的竖直位置 (3)竖直方向有y＝gt2，水平方向有x＝v0t，则平抛运动的轨迹方程为y＝x2，则斜率为＝ m-1＝20 m-1，解得g＝9.60 m/s2。 角度 实验思路、数据处理上的创新 【典例4】 在研究平抛运动的实验中，某同学记录了小球运动途中经过的点A、B、C、D、E、F、G的数据。取A点为坐标原点，x、y分别表示其余各点到A点的水平距离和竖直距离，＋x方向表示水平初速度方向、＋y方向表示竖直向下方向；取0时刻为小球经过A点的时刻，t表示小球经过其余各点的时刻。根据数据作出的x－t图像如图甲所示，作出的－t图像如图乙所示。 (1)小球做平抛运动的水平初速度大小是________m/s。(保留2位小数) (2)在图乙中，通过电脑拟合图像的方法，得出图像的函数解析式为＝4.88t＋0.59。请根据解析式完成下列填空： ①当地重力加速度的测量值是______m/s2。 ②t＝0.20 s时，小球竖直分速度的大小是________m/s。(均保留2位小数) 答案：(1)0.50　(2)①9.76　②2.54 解析：(1)小球做平抛运动，将运动分解，水平方向做匀速直线运动，则有：x＝v0t 根据作出的x－t图像，则平抛运动的水平初速度大小为：v0＝＝ m/s＝0.50 m/s。 (2)根据y＝v0yt＋gt2，变形为＝t＋v0y，因此：①重力加速度的测量值为：g＝2k＝2×4.88 m/s2＝9.76 m/s2。 ②竖直方向的初速度应该为纵截距0.59，可知t＝0时竖直分速度v0y＝0.59 m/s；t＝0.20 s时竖直分速度v1y＝v0y＋gt≈2.54 m/s。 答案：(1)做平抛运动的物体，在竖直方向上是做自由落体运动　(2)相等　x 解析：(1)经过多次实验发现两个小球总是同时落地，则得到的结论是：做平抛运动的物体，在竖直方向上是做自由落体运动。 (2)物体在水平方向是匀速运动，由题图可知，O→A、A→B、B→C水平方向位移相等，运动相同的距离所用时间相等。设相邻两点间时间间隔为t，则x＝vt，在竖直方向上，相邻两点间距离差为2h，有2h＝gt2，得v＝x。 A．(x＋) B．(x＋) C．(3x－) D．(4x－) 答案：(1)B　(2)C　(3)D (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，每一次小球需要从同一位置由静止释放，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。 (3)在竖直方向有y1＝gt2，在水平方向有x－＝v0t，联立可得v0＝(x－)，A、B错误；同理在竖直方向有y4＝gt′2，在水平方向有4x－＝v0t′，联立可得v0＝(4x－)，C错误，D正确。 $$