第4章 实验5 探究平抛运动的特点(Word学案)-【高考快车道】2026年高考物理大一轮总复习

该高中物理高考复习学案系统梳理了“探究平抛运动的特点”实验专题，涵盖轨迹描绘、初速度计算等核心要点，按实验原理、数据处理、误差分析逻辑架构知识网络，通过实验步骤填空、问题链设计引导学生自主构建平抛运动的运动观念认知框架。 亮点在于诊断性自测与进阶式真题演练结合，开篇设置实验器材、步骤纠错等基础诊断，例题涵盖教材原型（2024河北高考题）和创新拓展（木板平移、光电门测量），培养科学探究与科学思维素养。每个考点配“尝试解答”和“创新分析”，帮助学生自主诊断提升，教师可通过学情精准指导，支持个性化复习。

实验五　探究平抛运动的特点 一、实验目的 1.描绘小球做平抛运动的轨迹。 2.计算平抛运动的初速度。 二、实验器材 末端水平的斜槽、复写纸、坐标纸、小球、　　　　、　　　　、铅笔等。 三、实验步骤 1.安装、调整竖直平板：将坐标纸放在复写纸下面，然后固定在竖直铁板上，并用悬挂在槽口的重垂线检查坐标纸上的竖直线是否　　　　　　　。 2.安装、调整斜槽：将固定有斜槽的木板放在实验桌上，用平衡法检查斜槽末端是否　　　　　　　， 也就是将小球放在斜槽末端直轨道上，小球若能　　　　　　　　　　　　　　，则表明斜槽末端已调水平。 3.描绘运动轨迹：让小球在斜槽的某一固定位置由静止滚下，并从斜槽末端开始做平抛运动，小球落到倾斜的挡板上，挤压复写纸，会在坐标纸上留下印迹，取下坐标纸用平滑的曲线把这些印迹连接起来，就得到小球做平抛运动的轨迹。 4.确定坐标原点及坐标轴：选定　　　　　　　　　所在的点为坐标原点O，从坐标原点O画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴。 四、数据处理 1.判断平抛运动的轨迹是不是抛物线 如图所示，在x轴上作出等距离的几个点A1、A2、A3…，把线段OA1的长度记为l，则OA2＝2l，OA3＝3l，由A1、A2、A3…向下作垂线，与轨迹交点分别记为M1、M2、M3…，若轨迹是一条抛物线，则各点的y轴坐标和x轴坐标之间应该满足关系式y＝ax2（a是待定常量），用刻度尺测量某点的x、y轴两个坐标值代入y＝ax2求出a，再测量其他几个点的x、y轴坐标值，代入y＝ax2，若在误差范围内都满足这个关系式，则这条曲线是一条抛物线。 2.计算平抛物体的初速度 情景1：若原点O为抛出点，利用公式x＝v0t和y＝gt2即可求出多个初速度v0＝x ，最后求出初速度的平均值，这就是做平抛运动的物体的初速度。 情景2：若原点O不是抛出点 （1）在轨迹曲线上取三点A、B、C，使xAB＝xBC＝x，如图所示。A到B与B到C的时间相等，设为T。 （2）用刻度尺分别测出yA、yB、yC，则有yAB＝yB－yA，yBC＝yC－yB。 （3）yBC－yAB＝gT2，且x＝v0T，由以上两式得v0＝x 。 五、注意事项与误差分析 1.固定斜槽时，要保证斜槽末端的切线水平，以保证小球的初速度水平。否则小球的运动就不是平抛运动。 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速度相等。 3.要在斜轨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。 4.计算小球的初速度时，应选距抛出点适当远一些的点为宜，以便于测量和计算。 5.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木板上的水平投影点。 考点一　教材原型实验 （2024·河北高考11题节选） 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3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）。 尝试解答 用如图1所示的装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。 （1）下列实验条件必须满足的有　　　　。 A.斜槽轨道光滑 B.斜槽轨道末段水平 C.挡板高度等间距变化 D.每次从斜槽上相同的位置由静止释放钢球 （2）为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的　　　　（选填“最上端”“最下端”或“球心”）对应白纸上的位置即为原点。 （3）如图2所示是在某次实验中取得的数据，其中坐标原点为抛出点，g取10 m/s2，则此小球做平抛运动的初速度大小为　　　m/s。 尝试解答 考点二　创新拓展实验 （2025·河南洛阳一模）在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻所通过的位置，实验时用如图1所示的装置。 实验操作的主要步骤如下： A.在一块平木板上钉上复写纸和白纸，然后将其竖直立于斜槽轨道末端槽口前，木板与槽口之间有一段距离，并保持板面与轨道末端的水平段垂直； B.使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下痕迹A； C.将木板沿水平方向向右平移一段距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下痕迹B； D.再将木板水平向右平移同样距离x，让小球仍从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，在白纸上得到痕迹C。 若测得x＝20 cm，A、B间距离y1＝15 cm，B、C间距离y2＝25 cm，已知当地的重力加速度g取10 m/s2 （1）根据上述直接测量的量和已知的物理量可以计算出小球做平抛运动的初速度v0＝　　　　　　　 m/s。 （2）关于该实验，下列说法中不正确的是　　　　　　　。 A.斜槽轨道不一定光滑 B.每次释放小球的位置必须相同 C.每次小球均需要静止释放 D.小球的初速度可通过测量小球的释放点与抛出点之间的高度h，再由机械能守恒定律求出 （3）另外一位同学根据测量出的不同x情况下的y1和y2，令Δy＝y2－y1，并描绘出了如图2所示的Δy-x2图像，若已知图线的斜率为k，则小球做平抛运动的初速度大小v0与k的关系式为　　　　。 尝试解答 创新分析 1.实验方法创新：“将木板水平向右平移同样距离x”，这样保证了A、B、C三点之间的时间间隔相同。 2.数据处理创新：利用Δy-x2图像中图线的斜率k＝，求解小球的初速度。 某物理实验小组利用如图甲所示的实验装置探究平抛运动规律。在斜槽轨道的末端安装一个光电门，调节激光束与实验所用小钢球的球心等高，斜槽末端切线水平，又分别在该装置正上方A处和右侧正前方B处安装频闪摄像头进行拍摄，钢球从斜槽上的固定位置无初速度释放，通过光电门后抛出，测得钢球通过光电门的平均时间为2.10 ms，得到的频闪照片如图丙所示，O为抛出点，P为运动轨迹上某点，g取10 m/s2。 （1）用50分度游标卡尺测得钢球直径如图乙所示，则钢球直径d＝　　　　mm，由此可知钢球通过光电门的速度v＝　　　　m/s（此空结果保留2位有效数字）。 （2）在图甲中B处摄像头所拍摄的频闪照片为图丙中的　　　　（选填“a”或“b”）。 （3）测得图丙a中O、P间的距离为59.10 cm，b中O、P间的距离为45.00 cm，则钢球平抛的初速度大小v0＝　　　m/s（结果保留2位小数）。 （4）通过比较钢球通过光电门的速度v与由平抛运动规律解得的平抛运动的初速度v0的关系，从而验证平抛运动的规律。 尝试解答 创新分析 1.本实验利用频闪摄像头拍摄小球运动过程中经过的位置，即准确、又方便，根据轨迹计算小球做平抛运动的初速度。 2.利用光电门测量小球速度，并与利用轨迹计算的速度进行比较，从而验证平抛运动的规律。 提示：完成课后作业　第四章　实验五 实验五　探究平抛运动的特点 【立足“四层”·夯基础】 二、刻度尺　重垂线 三、1.竖直　2.水平　静止在直轨道上的任意位置 4.斜槽末端处小球球心 【着眼“四翼”·探考点】 考点一 【典例1】 （1）相同　（2）见解析图　（3）0.72（0.67～0.77均可） 解析：（1）探究平抛运动特点的实验中，要使钢球到达斜槽末端的速度相同，则每次由静止释放钢球时，钢球在斜槽上的高度相同。 （2）用平滑曲线连接坐标纸上的点，即为钢球做平抛运动的轨迹，作图时应使尽可能多的点在图线上，不在图线上的点均匀分布在图线两侧，如图所示。 （3）根据平抛运动规律有x＝v0t、y＝gt2，联立可得v0＝，在轨迹图线上选取一点（8 cm，6 cm），代入数据可得v0＝0.72 m/s。 【典例2】 （1）BD　（2）球心　（3）1.6 解析：（1）斜槽轨道是否光滑不会影响钢球的平抛运动，A错误；斜槽轨道末段水平是为了保证钢球离开斜槽后做平抛运动，B正确；挡板高度是否等间距变化不会影响钢球平抛运动的轨迹，C错误；每次从斜槽上相同的位置由静止释放钢球，目的是让钢球到达斜槽末端速度相同，D正确。 （2）小球在平抛运动中记录下的是钢球球心的位置，故抛出点也应是钢球静置于Q点时球心的位置，故应以钢球的球心对应在白纸上的位置为坐标原点。 （3）由平抛运动规律有y＝gt2，x＝v0t 联立得小球做平抛运动的初速度大小为 v0＝＝ m/s＝1.6 m/s。 考点二 【典例3】 （1）2　（2）D　（3）v0＝ 解析：（1）小球在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动，所以Δy＝y2－y1＝gt2，解得t＝0.1 s，故小球做平抛运动的初速度为v0＝＝m/s＝2 m/s。 （2）实验中需要小球每次做平抛运动的轨迹相同，即从斜槽末端抛出时的初速度相同，所以每次释放小球的位置必须相同，且每次小球均需要静止释放，而斜槽轨道并不一定要光滑，故A、B、C正确；由于斜槽不可能完全光滑，且存在空气阻力，所以不能由机械能守恒定律求解小球的初速度，故D错误。 （3）根据（1）题分析可知x＝v0t＝v0，整理得Δy＝x2，所以k＝，解得v0＝。 【典例4】 （1）4.20　2.0　（2）b　（3）1.97 解析：（1）由游标卡尺读数规则可知钢球直径为d＝4 mm＋10×0.02 mm＝4.20 mm， 由此可知钢球通过光电门的速度v＝＝2.0 m/s。 （2）钢球做平抛运动时，水平方向上是匀速直线运动，竖直方向上是自由落体运动，故B处摄像头所拍摄的频闪照片为b。 （3）由平抛运动规律可得，竖直方向h＝gt2 代入数据得t＝0.3 s 水平方向x＝v0t 代入数据得v0＝1.97 m/s。 5 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $