20 第四章 实验五 探究平抛运动的特点-【名师导航】2026年高考物理一轮总复习课件（通用版）

第四章　曲线运动　万有引力与宇宙航行 实验五　探究平抛运动的特点 实验储备·一览清 实验五　探究平抛运动的特点 2 类型一　教材原型实验　师生共研 [典例1]　(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。 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 (1)每次由静止释放钢球时，钢球在斜槽上的高度________(选填“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)。 相同　 见解析图 0.71 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 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)用平滑曲线将点连接，钢球做平抛运动的轨迹如图所示。 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 (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)，根据平抛运动规律有x＝v0t，y＝gt2，解得v0≈0.71 m/s。 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 [典例2]　在“探究平抛运动的特点”实验中： 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 (1)用图甲装置进行探究，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　 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 (3)用图丙装置进行实验，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________。 A． B． C． D． D 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 解析：(1)题图甲装置只能用于研究做平抛运动的物体在竖直方向上的运动，A、C错误；改变小锤击打的力度，被击打的小球做平抛运动的水平初速度增大，如果两个小球还是同时落地，说明做平抛运动的物体在竖直方向上的运动为自由落体运动，所以需要改变小锤击打的力度，研究多个不同轨迹的平抛运动的竖直分运动，B正确。 (2)题图乙的实验装置，斜槽末端必须水平，但M轨道不必光滑，A错误；调节水平挡板N时，不需要等间距移动，只要清楚地把小球的位置记录下来即可，B错误；为了能保证小球做平抛运动的初速度相同，必须保证小球从斜槽M上的同一位置由静止释放，C正确。 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 (3)小球离开斜槽后在竖直方向上做自由落体运动，水平方向上做匀速直线运动，小球撞到挡板上留下点迹1时，有y1＝，x－＝v0t1，解得v0＝，A错误；小球撞到挡板上留下点迹2时，有y2＝，2x－＝v0t2，解得v0＝，因为经过点迹0→1与点迹1→2之间的时间不相等，所以不能用Δy＝gt2计算，B错误；同理，小球撞到挡板上留下点迹3时，有v0＝，小球撞到挡板上留下点迹4时，有v0＝，C错误，D正确。 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 类型2　拓展创新实验　师生共研 [典例3]　如图所示，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。 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 (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，与_____________无关。 v0/(m·s-1) 0.741 1.034 1.318 1.584 t/ms 292.7 293.0 292.8 292.9 d/cm 21.7 30.3 38.6 46.4 正比 飞行时间t 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 (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________________________________________。 (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_______________。 计算时重力加速度取值(10 m/s2)大于实际值 见解析 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 解析：(1)由题表中数据可知，h一定时，小球的水平位移d与初速度v0成正比关系，与时间t无关。 (2)该同学计算时重力加速度取的是 10 m/s2，一般情况下应取9.8 m/s2，从而导致约3 ms的偏差。 (3)光电门传感器置于槽口的内侧，传感器的中心距水平槽口(小球开始做平抛运动的位置)还有一段很小的距离，故从小球经过传感器到小球到达抛出点还有一段很短的时间，而且速度越大该时间越短，从而使测量值大于理论值。 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 创新点解读　 (1)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。 (2)利用底板上的标尺可以测得水平位移。 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 [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是一块水平放置的木板，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。实验时依次将硬板B插入木板A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，把硬板B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。 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 (1)实验前应对实验装置反复调节，直到_________________________________________________________________________________。 每次让小球从同一位置由静止释放，是为了____________________________________。 (2)每次将硬板B向内侧平移距离d，是为了 _________________________________________。 (3)在图乙中绘出小球做平抛运动的轨迹。 斜轨道末端切线水平、木板A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 使记录纸上每两点之间的水平距离相等 见解析图 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 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时做平抛运动；②使木板A水平，保证硬板B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，以保证硬板B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)每次将硬板B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。 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 (3)如图所示。 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 创新点解读　 (1)利用在A木板上等间隔地开凿出一组平行的插槽，把小球做平抛运动的水平位移等分。 (2)利用把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上，记录小球在本题水平位移下的竖直位置。 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 [典例5]　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A处和右侧正前方B处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)。 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 (1)图乙中，频闪仪器A所拍摄的频闪照片为________[选填“(a)”或“(b)”]。 (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。 (b) 1　 　 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 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，P点小球在竖直方向的速度，v⊥＝gt＝10×0.30 m/s＝3 m/s，则vP＝ m/s。 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 创新点解读　本题属于实验器材创新，实验中利用频闪仪器拍摄平抛运动轨迹，优点在于用频闪仪代替铅笔描迹，使轨迹更准确。利用分析频闪照片的方法代替坐标纸，使数据分析更方便。 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 [跟进训练] 1．(2020·天津卷)某实验小组利用图甲所示装置测定平抛运动的初速度。把白纸和复写纸叠放一起固定在竖直木板上，在桌面上固定一个斜面，斜面的底边ab与桌子边缘及木板均平行。每次改变木板和桌边之间的距离，让钢球从斜面顶端同一位置滚下，通过碰撞复写纸，在白纸上记录钢球的落点。 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 ①为了正确完成实验，以下做法必要的是________。 A．实验时应保持桌面水平 B．每次应使钢球从静止开始释放 C．使斜面的底边ab与桌边重合 D．选择对钢球摩擦力尽可能小的斜面 AB　 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 ②实验小组每次将木板向远离桌子的方向移动0.2 m，在白纸上记录了钢球的4个落点，相邻两点之间的距离依次为15.0 cm、25.0 cm、35.0 cm，示意如图乙。重力加速度g取 10 m/s2，钢球平抛的初速度为______ m/s。 ③图甲装置中，木板上悬挂一条铅垂线，其作用是__________________________。 2　 方便将木板调整到竖直平面 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 解析：①为了使钢球离开桌面做平抛运动，实验时应保持桌面水平，A项正确；为了使钢球做平抛运动的初速度相同，每次应使钢球从同一位置由静止释放，B项正确；实验与斜面是否光滑无关，D项错误；若ab边与桌边重合，则钢球在空中做的不是平抛运动，C项错误。②钢球在水平方向做匀速直线运动，每次向右移动0.2 m，钢球做平抛运动的时间均匀增大；竖直方向上，钢球做自由落体运动，有Δy＝gT2，得T＝0.1 s，所以钢球平抛的初速度v＝＝2 m/s。③木板上悬挂铅垂线是为了调整木板使其处于竖直状态。 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 2．物理兴趣小组在进行“探究平抛运动的特点”研究时进行了如下实验。如图甲所示，小球从O点水平抛出，在该处有一点光源，在抛出点的正前方竖直放置一块毛玻璃，O点与毛玻璃水平距离L＝1.00 m，小球初速度与毛玻璃平面垂直；小球抛出后在毛玻璃上有小球运动的投影点，利用闪光频率为30 Hz的频闪相机记录投影点的位置。当小球以4.0 m/s的速度水平抛出时， 各投影点实际间距如图乙所示。 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 (1)小强同学分析频闪照片，他认为在误差范围内，投影点做匀速直线运动，并计算出投影点的速度大小为________。(计算结果保留3位有效数字)。 (2)小芳同学利用实验数据和小强的计算结果计算出本地的重力加速度，请根据两人的观点计算出重力加速度g＝________ m/s2。(计算结果保留3位有效数字) 1.22　 9.77 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 解析：(1)作出平抛运动的图像进行分析，如图所示 根据相似三角形，有＝ 平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，在水平方向上做匀速直线运动，图中为任意时刻t的图像，则有 y＝gt2，x＝v0t 可得H＝L＝L＝t 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 式中为定值，则可知小强同学的分析完全正确，投影点做匀速直线运动，而闪光频率为30 Hz，则可知每两个投影点之间的时间间隔为T＝＝ s，利用平均速度的求解方法可得投影点的速度大小为v＝×10-2 m/s≈1.22 m/s。 (2)由H＝t 得＝× 解得g≈9.77 m/s2。 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 3．为了测定斜面倾角θ，小迪在斜面上贴上一张方格纸，方格纸每个小方格(正方形)边长为d，如图甲所示，已知方格纸的横线与斜面底边平行，斜面底边水平。让一个粘有红色粉末的小球以一定初速度沿方格纸的某条横线射出，在纸上留下滚动的痕迹。小迪利用手机对小球滚动的过程进行录像，并从录像中读取到小球从A点运动到B点(如图乙所示)的时间为t。当地重力加 速度为g，小球在方格纸上的滚动摩擦可忽 略，根据题中信息，完成下列问题： 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 (1)小球的初速度大小为________。 (2)小球的加速度大小为________。 (3)斜面倾角的正弦值sin θ＝________。[在(1)(2)(3)问中，请用题干中的d、g、t组成表达式填空] (4)已知d＝10 cm，t＝1 s，g＝9.8 m/s2，则可测得斜面倾角θ＝________。 　 　 　 30° 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 解析：(1)小球在斜面上的运动是类平抛运动，由题图可知，小球在水平方向上发生7d的位移，所用时间为t，根据水平方向上x＝v0t可得v0＝＝。 (2)小球在横线上通过两格的时间为T＝ 从纵线上看，小球在连续的的时间内位移增加量为Δy＝4d 根据逐差法Δy＝aT2，可得a＝。 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 (3)沿斜面方向根据牛顿第二定律有 mg sin θ＝ma 则sin θ＝＝。 (4)代入数据可得sin θ＝，则θ＝30°。 实验储备·一览清 实验类型·全突破 实验五　探究平抛运动的特点 $$