第4章 实验五 探究平抛运动的特点（教师用书word）-【金版新学案】2026年高考物理高三总复习大一轮复习讲义（广东专版）

该高中物理高考复习教案聚焦“探究平抛运动的特点”实验专题，覆盖运动分解、初速度计算、实验规范等核心考点，按“原理-操作-数据处理-误差分析”逻辑架构知识点，通过考点梳理、方法指导（两种初速度计算法）、真题训练（河北卷、广东模拟等例题）帮助学生突破实验难点。 教案采用“原型实验+拓展创新”双轨设计，如用弹射器测速度、直管定落点等创新实验培养科学探究能力，通过Δy=gT²推理训练科学思维，设置基础到综合分层练习，确保学生高效掌握实验题解题策略，为教师把控复习节奏提供精准指导。

实验五　探究平抛运动的特点 原理装置 操作要求 数据处理 使小球做平抛运动，利用描点法描绘出小球的运动轨迹，以抛出点为坐标原点，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 1.按实验原理图甲安装实验装置，使斜槽末端水平。 2.以处于斜槽水平部分末端的小球球心在白纸上的投影点为坐标原点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点开始用平滑的曲线将若干点连起来，如实验原理图乙所示 计算平抛运动初速度两种情况 1.轨迹从抛出点(原点)开始 测出轨迹上任意一点到原点的水平位移x及竖直位移y，根据x＝v0t，y＝gt2，可得初速度v0＝x。 2.轨迹不从抛出点(原点)开始 如图所示，在轨迹上任取三点A、B、C，使A、B间与B、C间的水平距离相等。 A、B间与B、C间所用时间相等，设为t 则hBC－hAB＝gt2，x＝v0t 初速度v0＝x 续表 注意事项 1.“水平”：斜槽末端的切线要水平。 2.“竖直”：木板必须处在竖直平面内。 3.“原点”：坐标原点为处于斜槽水平部分末端的小球球心在白纸上的投影点。 4.“同一位置”：小球每次都从斜槽的同一位置由静止释放 误差分析 1.斜槽末端没有调节成水平状态，导致平抛运动初速度未沿水平方向。 2.坐标原点不够精确。 3.空气阻力的存在，使小球的轨迹不是真正的平抛运动轨迹 类型一　教材原型实验 (2024·河北卷·T11)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。 学生用书⬇第80页 (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)。 答案：(1)相同　(2)见解析图　 (3) 0.74(0.67～0.77均可) 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。 (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，如，根据平抛运动规律x＝v0t，y＝gt2，解得v0≈0.74 m/s。 (2024·广东汕头模拟)某同学用如图甲所示装置结合频闪照相研究平抛运动。重力加速度g＝10 m/s2。 (1)关于实验要点，下列说法正确的是　　　　。 A.选用的斜槽越光滑越好 B.调节斜槽，使斜槽槽口切线水平 C.调节纸板，使纸板面竖直且与小球运动轨道所在平面平行 D.画平抛运动轨迹时，将槽口在纸板上的水平投影作为平抛运动的起点 (2)让小球从斜槽上合适的位置由静止释放，频闪照相得到小球的位置如图乙所示，A、B、C是相邻三次闪光小球成像的位置，坐标纸每小格边长为5 cm，则小球从槽口抛出的初速度大小为v0＝　　　 m/s，小球从槽口抛出到运动到B点位置所用的时间为t＝　　　　s，B点离槽口的水平距离x＝　　　　m。 答案：(1)BC　(2)1.5　0.2　 0.3 解析：(1)由于小球每次都从同一位置由静止开始运动，到达斜槽末端速度相同，与斜槽是否光滑无关，A错误；由于本实验研究平抛运动，因此斜槽槽口切线必须水平，B正确；调节纸板，使纸板面竖直且与小球运动轨道所在平面平行，以便于在白纸上描点，C正确；画平抛运动轨迹时，将小球在槽口末端时球心在纸板上的水平投影作为平抛运动的起点，D错误。故选BC。 (2)由于平抛运动在水平方向做匀速运动，AB与BC水平距离相等，因此时间间隔相等，在竖直方向上，根据Δy＝gT2，可得相邻两点间的时间间隔 T＝ s＝0.1 s 因此抛出的初速度大小 v0＝＝＝1.5 m/s 运动到B点时的竖直速度 vBy＝＝＝2 m/s，而vBy＝gt 因此小球从槽口抛出到运动到B点位置所用的时间 t＝＝0.2 s B点离槽口的水平距离 x＝v0t＝1.5 m/s×0.2 s＝0.3 m。 类型二　拓展创新实验 某同学学习了平抛运动知识后，尝试利用平抛运动的知识测量家里的弹射器射出弹丸的速度。该同学准备了白纸、米尺、复写纸、支架等材料。实验时，先将白纸和复写纸固定在墙上，并用支架将弹射器固定好，装置如图甲所示。接着压缩弹射器朝墙壁发射弹丸，弹丸通过碰撞复写纸，在白纸上留下落点位置。随后将弹射器沿垂直于墙面方向远离墙壁移动，每次移动的距离为0.2 m。通过几次重复实验，挑了一张有4个连续落点痕迹的白纸，如图乙所示。已知重力加速度g＝10 m/s2。 (1)下列实验步骤必要的是　　　　。 A.在安装时，必须确保弹射器水平放置 B.为了减小实验误差，应选用体积小、密度大的弹丸 C.每次必须将弹簧压缩至相同位置释放弹丸 D.第一次实验时，需要测量弹射器开口到墙壁的距离 (2)根据测量的数据，可知弹丸离开弹射器的速度大小为　　　　m/s，弹丸打到C点时的速度大小为　　　　m/s。(所有计算结果均保留两位有效数字) [破题 “三步曲”] 答案：(1)ABC　 (2)2.0　 2.8 解析：(1)要保证每次弹丸都做平抛运动，则必须确保弹射器水平放置，故A符合题意；为了减小实验误差，应选用体积小、密度大的弹丸，故B符合题意；为保证弹丸的初速度相同，每次必须将弹簧压缩至相同位置释放弹丸，故C符合题意；第一次实验时，不需要测量弹射器开口到墙壁的距离，故D不符合题意。 (2)由竖直方向上做自由落体运动，可知 yBC－yAB＝gT2 解得点迹间的时间间隔为T＝＝ s＝0.1 s 弹丸离开弹射器的速度大小为v0＝＝ m/s＝2.0 m/s 弹丸刚要打到C点时的竖直方向速度分量大小为vCy＝＝×1 m/s＝2.0 m/s 弹丸打到C点时的速度大小为vC＝≈2.8 m/s。 在探究平抛运动规律的实验中，利用一管口直径略大于小球直径的直管来确定平抛小球的落点及速度方向(只有当小球速度方向沿直管方向才能飞入管中)，重力加速度为g。 实验一：如图(a)所示，一倾斜角度为θ的斜面AB，A点为斜面最低点，直管保持与斜面垂直，管口与 学生用书⬇第81页 斜面在同一平面内，平抛运动实验轨道抛出口位于A点正上方某处。为让小球能够落入直管，可以根据需要沿斜面移动直管。 (1)以下是实验中的一些做法，合理的是　　　　。 A.斜槽轨道必须光滑 B.安装斜槽轨道，使其末端保持水平 C.调整轨道角度平衡摩擦力 D.选择密度更小的小球 (2)某次平抛运动中，直管移动至P点时小球恰好可以落入其中，测量出P点至A点距离为L，根据以上数据可以计算出此次平抛运动在空中飞行时间t＝　　　　　　，初速度v0＝　　　　　　(用L、g、θ表示)。 实验二：如图(b)所示，一半径为R的四分之一圆弧面AB，圆心为O，OA竖直，直管保持沿圆弧面的半径方向，管口在圆弧面内，直管可以根据需要沿圆弧面移动。平抛运动实验轨道抛出口位于OA线上且可以上下移动，抛出口至O点的距离为h。 (3)上下移动轨道，多次重复实验，记录每次实验抛出口至O点的距离，不断调节直管位置以及小球平抛初速度，让小球能够落入直管。为提高小球能够落入直管的成功率及实验的可操作性，可以按如下步骤进行：首先确定能够落入直管小球在圆弧面上的落点，当h确定时，理论上小球在圆弧面上的落点位置是　　　　(选填“确定”或“不确定”)的，再调节小球释放位置，让小球获得合适的初速度，以合适的初速度从该位置平抛即可落入直管。则满足上述条件的平抛运动初速度应满足＝　　　　　　　　(用h、R、g表示)。 [破题 “三步曲”] 答案：(1)B　(2)　　(3)确定　g 解析：(1)斜槽轨道不需要光滑，也不需要平衡摩擦力，只要每次抛出时速度相同即可，故A、C错误；为保证小球做的是平抛运动，抛出时速度要水平，则安装斜槽轨道，使其末端保持水平，故B正确；为减小空气阻力的影响，应选择密度更大的小球，故D错误。故选B。 (2)由抛出到P点的过程，根据平抛运动规律有 tan θ＝＝，Lcos θ＝v0t 解得t＝，v0＝。 (3)h一定时，设落点、O点的连线与水平方向夹角为α，则有tan α＝ 落点处速度方向的反向延长线过O点，则tan α＝ 联立解得h＝gt2，h一定，则下落时间一定，竖直方向下落高度一定，落点位置是确定的。 由以上分析可知，竖直方向下落高度为h＝gt2 下落时间t＝ 根据几何关系有(h＋h)2＋(v0t)2＝R2 解得＝g。 学科网（北京）股份有限公司 $