第4章 第5讲 探究平抛运动的特点(重点实验) （学案）-【新高考方案】2026年高考物理一轮总复习（培优进阶版）

第5讲　探究平抛运动的特点(重点实验)　　 一、实验知能/系统归纳 一、理清原理与操作 原理装置图 操作要领 (1)调节:①斜槽末端水平;②固定白纸的平板竖直。 (2)确定平抛起点:将小球飞离斜槽末端时球心的位置描在白纸上。 (3)操作:①每次都从同一位置由静止释放小球; ②上下调节挡板N,通过多次实验,在白纸上记录小球所经过的多个位置。 (4)轨迹获取:用平滑曲线把白纸上各印迹连接起来。 二、掌握数据处理方法 1.平抛轨迹完整(即含有抛出点) 在轨迹上任取一点,测出该点离抛出点的水平位移x及竖直位移y,就可求出初速度v0。因x=v0t,y=gt2,故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=,所以初速度v0==x。 三、注意实验细节 1.固定斜槽时,要保证斜槽末端的切线水平,保证小球的初速度沿水平方向。若不水平,会导致小球离开斜槽后不做平抛运动。 2.固定木板时,木板必须处在竖直平面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行,固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直。 3.为保证小球每次都从斜槽上的同一位置由静止释放,可在斜槽上某一位置固定一个挡板。 4.要在斜槽上适当高度释放小球,使它以适当的水平初速度抛出,其轨迹由木板左上角到达右下角,这样可以减小测量误差。 5.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。 6.计算小球的初速度时,应选距抛出点稍远一些的点为宜,以便于测量和计算。 四、做好误差分析 1.建立坐标系时,坐标原点的位置确定不准确,导致轨迹上各点的坐标不准确。 2.小球每次自由滚下时起始位置不完全相同,导致轨迹出现误差。 3.确定小球运动的位置时不准确,会导致误差。 4.量取轨迹上各点坐标时不准确,会导致误差。 二、实验关键/重点解读　　 　　本实验的命题特点主要集中在以下两个方面:(1)轨迹的坐标原点是否为小球平抛的起点;(2)因实验原理与装置的不同,确定小球运动轨迹的方式也不同,数据处理的方法也有所不同。 关键点(一)　坐标原点是否为平抛起点 [题点训练] 1.利用频闪照片研究平抛运动规律,得到的照片经1∶1还原后如图所示,连续曝光过程中小球依次出现在A、B、C三个位置,图中每个正方形的边长为20 cm,重力加速度g取10 m/s2,空气阻力不计。 (1)频闪照相机的曝光频率为　　　　Hz;  (2)平抛运动的水平初速度为　　　　m/s;  (3)以A点为坐标原点,水平向右为x轴正方向,竖直向下为y轴正方向,则平抛运动抛出点的坐标为　　　　　　　　。(以cm为单位)  2.(2025·山东泰安模拟)某同学用如图甲所示的装置“探究平抛运动及其特点”,实验操作是:在小球A、B处于同一高度时,用小锤轻击弹性金属片使A球水平飞出,同时B球被松开。 (1)该同学观察到的现象是:小球A、B　　　　(填“同时”或“先后”)落地。上述现象说明:平抛运动的竖直分运动是　　　　(填“自由落体”或“匀速直线”)运动。  (2)该同学用图乙所示方法记录平抛运动的轨迹如图丙所示,a、b、c三点表示小球运动过程中经过的三个位置,重力加速度g取10 m/s2,空气阻力不计,则小球做平抛运动的初速度大小为v0=　　　　m/s。(保留两位有效数字)  (3)另一同学重新进行实验,以抛出点为坐标原点,水平向右为x轴正方向,竖直向下为y轴正方向,在轨迹上选取间距较大的几个点,确定其坐标,并在直角坐标系内绘出了y⁃x2图像如图丁所示,重力加速度g取10 m/s2,则此小球平抛的初速度大小为v0=　　　　m/s。  [归纳建模] 1.小球平抛运动的起点在斜槽末端小球球心的位置。 2.平抛运动轨迹残缺时,可以用Δy=gT2和v0=确定小球做平抛运动的初速度。 关键点(二)　确定小球轨迹的不同方式 [题点训练] 1.(2024·河北高考,节选)图1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2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。 (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。 　(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)。  2.“研究物体的平抛运动”实验的装置如图甲所示。小球从斜槽上滚下,经过 水平槽飞出后做平抛运动。每次都使小球从斜槽上同一位置由静止滚下,在小球运动轨迹的某处用带孔的卡片迎接小球,使小球恰好从孔中央通过而不碰到边缘,然后对准孔中央在白纸上记下一点。通过多次实验,在竖直白纸上记录小球所经过的多个位置,用平滑曲线连起来就得到小球做平抛运动的轨迹。 (1)实验所需的器材有:白纸、图钉、平板、铅笔、斜槽、小球、重垂线、有孔的卡片,除此之外还需要的一项器材是　　　　。  A.天平　　　B.秒表　　　C.刻度尺 (2)如图乙所示是在实验中记录的一段轨迹。已知小球是从原点O水平抛出的,经测量A点的坐标为(40 cm,20 cm),g取10 m/s2,则小球平抛的初速度v0=　　　　m/s,若B点的横坐标为xB=60 cm,则B点的纵坐标为yB=　　　　m。  (3)一同学在实验中采用了如下方法:如图丙所示,斜槽末端的正下方为O点。用一块平木板附上复写纸和白纸,竖直立于正对槽口前的O1处,使小球从斜槽上某一位置由静止滚下,小球撞在木板上留下痕迹A。将木板向后平移至O2处,再使小球从斜槽上同一位置由静止滚下,小球撞在木板上留下痕迹B。O、O1间的距离为x1,O、O2间的距离为x2,A、B间的高度差为y。则小球抛出时的初速度v0为　　　　。  A. B. C. D. 3.如图甲所示,AB是一可升降的竖直支架,支架顶端A处固定一弧形轨道,轨道末端水平。一条形木板的上端铰接于过A的水平转轴上,下端搁在水平地面上。将一小球从弧型轨道某一位置由静止释放,小球落在木板上的某处,测出小球平抛运动的水平射程x和此时木板与水平面的夹角θ,并算出tan θ。改变支架AB的高度,将小球从同一位置由静止释放,重复实验,得到多组x和tan θ,记录的数据如下表: 实验次数 1 2 3 4 5 6 tan θ 0.18 0.32 0.69 1.00 1.19 1.43 x/m 0.035 0.065 0.140 0.160 0.240 0.290 　(1)在图乙的坐标中描点连线,做出x⁃tan θ的关系图像。 (2)根据x⁃tan θ图像可知小球做平抛运动的初速度v0=　　　　　 m/s;实验中发现θ超过60°后,小球将不会掉落在斜面上,则斜面的长度为　　　 m。(g取10 m/s2,结果保留两位小数)  (3)实验中有一组数据出现明显错误,可能的原因是 　。 [归纳建模] 1.保证小球在斜槽上每次释放点位置相同,以保证小球每次做平抛运动的初速度相同,小球平抛的运动轨迹不变。 2.确定小球平抛运动过程中不同时刻的位置,然后用平滑曲线连接起来,就可以得到小球做平抛运动的轨迹。 3.不同的实验原理获取小球做平抛运动轨迹上各点的方法也不相同。 课下请完成课时跟踪检测(二十三) 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $$