5.3 实验：探究平抛运动的特点 分层同步练习 -2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

3. 实验：探究平抛运动的特点 1.在做“研究平抛运动”的实验时,通过描点法画出小球平抛运动的轨迹,实验装置如图所示。 (1)实验时,除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外,下列器材中还需要的是　　　　　。 A.铅垂线 B.秒表 C.弹簧测力计 D.天平 (2)关于这个实验,下列说法正确的是　　　(多选)。  A.小球释放的初始位置越高越好 B.每次小球要从同一高度由静止释放 C.要选择光滑的斜槽,并调整斜槽末端切线到水平 D.小球的平抛运动要靠近木板但不接触 (3)在做“研究平抛运动”的实验时,坐标纸应当固定在竖直的木板上,图中坐标纸的固定情况与斜槽末端的关系正确的是　　　。  A. B. C. D. 2.在“探究平抛运动的特点”的实验中。 甲　乙　丙 (1)某组同学用如图甲所示装置探究平抛运动的特点。多次实验时,让小锤用不同的力击打弹性金属片,可以观察到(或听到)　　　。  A.A、B两球总是同时落地 B.A、B两球的运动路线相同 C.击打的力度越大,A、B两球落地时间间隔越大 (2)该组同学继续用如图乙所示装置探究平抛运动的规律,在该实验中,下列说法正确的是　　　。  A.斜槽轨道末端必须水平 B.斜槽轨道必须光滑 C.小球每次都从斜槽上同一位置由静止释放 D.将坐标纸上确定的点用直线依次连接 (3)一小球做平抛运动,某同学记录了运动轨迹上的三个点A、B、C,如图所示。以A点为坐标原点建立坐标系,各点的坐标值已在图丙中标出。小球做平抛运动的初速度大小v0=　　　　　 m/s(g取10 m/s2,结果保留两位有效数字)。  3.某实验小组的同学利用如图甲所示的实验装置“研究平抛物体运动的规律”,通过描点画出平抛小球的运动轨迹。 (1)以下实验过程的一些做法,其中合理的有　　　　　。  A.安装斜槽轨道,使其末端水平,不需要考虑斜槽的摩擦力对本实验的影响 B.方格纸只需平整固定在木板上即可 C.斜槽末端的凹点对应方格纸上标记为O点,即为平抛的初始点 D.为描出小球的运动轨迹,描绘的点应用平滑曲线连接 (2)实验得到平抛小球的运动轨迹,以平抛起点O为坐标原点,建立xOy坐标系,为了探究轨迹是否为抛物线,可在轨迹上取一些点,测量它们的水平坐标x和竖直坐标y,并作出y-x2图像,如图所示。下列y-x2图像能说明平抛小球的运动轨迹为抛物线的是　　　　　。  (3)某同学在做平抛运动实验时得到了如图乙所示的运动轨迹,a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出,g取10 m/s2,则: ①小球做平抛运动的初速度大小为　　　　　m/s;  ②小球抛出点的位置坐标:x=　　　cm,y=　　　cm。  4.在“研究平抛运动特点”的实验中,分别使用了图甲和图乙的实验装置。 甲　乙 丙　丁 (1)在图甲所示实验中,小锤打击弹性金属片,A球水平抛出,同时B球被松开自由下落。下列说法正确的是(　　) A.实验表明平抛运动竖直方向是自由落体运动 B.实验表明平抛运动水平方向是匀速直线运动 (2)在图乙所示实验中,除了用到图中器材之外,下列器材还需要用到的有(　　) A.刻度尺 B.秒表 C.天平 (3)为定量研究小球平抛运动的特点,需要建立坐标系,小球在斜槽末端开始做平抛运动时的位置如图丙所示,关于坐标原点的选取,下列选项正确的是(　　) A.小球最高点a在坐标纸上的投影 B.小球球心b在坐标纸上的投影 C.小球最低点c在坐标纸上的投影 D.小球最右端d在坐标纸上的投影 (4)如图丁所示,记录了小球在运动过程中经过A、B、C三个位置,每个正方形小格的边长2.45 cm,重力加速度g取10 m/s2,则该小球做平抛运动的初速度大小v0=　　　　　 m/s,小球在B点的竖直分速度大小vBy=　　　　　 m/s,图中O'点　　　　　(选填“是”或“不是”)小球做平抛运动的抛出点。(结果均保留三位有效数字)  5.某小组用如图1所示的装置研究平抛运动。将坐标纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上,小球沿斜槽轨道滑下后从斜槽末端Q点飞出,落在水平挡板MN上,在坐标纸上挤压出一个痕迹点,移动挡板,依次重复上述操作,坐标纸上将留下一系列痕迹点。 图1　图2　图3 (1)关于该实验应注意的问题,下列做法合理的是　　　。  A.应使小球每次从斜槽上同一位置由静止释放 B.调节挡板的高度时必须等间距变化 C.建立坐标系时,坐标原点应为斜槽口的末端 D.小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相接触 (2)在该实验中,让小球多次从斜槽上滚下,在白纸上依次记下小球的位置,同学甲和同学乙得到的记录纸如图2所示,从图中明显看出甲的实验错误是　　　　　　　　　　　,乙图中有两个点位于抛物线下方的原因是　　　　　　　　　　。  (3)丙同学不小心将记录实验的坐标纸弄破损,导致平抛运动的初始位置缺失。他选取轨迹上的某一点作为坐标原点O,建立xOy坐标系(x轴沿水平方向,y轴沿竖直方向),如图3所示。在轨迹上选取A、B两点,坐标纸中每个小方格的边长为L,重力加速度为g,根据题中所给信息,可以求出小球从O点运动到A点所用的时间t=　　　　,小球平抛运动的初速度v0=　　　　(计算结果用L,g表示)。 参考答案 1.(1)A　(2)BD　(3)C 解析 (1)实验时,除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外,还需要的是铅垂线。故选A。 (2)球释放的初始位置并非越高越好,若是太高,导致水平抛出的速度太大,实验难以操作,故A错误;因为要画同一运动的轨迹,必须每次释放小球的位置相同,且由静止释放,以保证获得相同的初速度,故B正确;只要让小球每次从斜槽上同一位置由静止释放,则可得到相同的平抛速度,不需要斜槽必须光滑,故C错误;实验要求小球滚下时不能碰到木板平面,避免因摩擦而使运动轨迹改变,最后轨迹应连成平滑的曲线,故D正确。 (3)斜槽末端是水平的,小球做平抛运动,要分解为水平方向和竖直方向的分运动,故方格纸应该水平竖直,坐标原点应该与小球在斜槽末端静止时在木板上的投影重合。故选C。 2.(1)A　(2)AC　(3)1.0 解析 (1)该实验中,A球做平抛运动,而B球做自由落体运动,由于A球竖直方向的分运动也为自由落体运动,所以多次实验时,让小锤用不同的力击打弹性金属片,可以听到A、B两球总是同时落地。故选A。 (2)为了让小球在斜槽末端获得水平方向的速度以保证小球做平抛运动,则斜槽末端必须水平,故A项正确;该实验中只要保证小球每次都从斜槽上同一高度由静止释放,则可保证小球每次做平抛运动的初速度相同,不需要斜槽轨道必须光滑,故B项错误,C项正确;由于平抛运动的轨迹为抛物线,因此应该用平滑的曲线将坐标纸上确定的点连接起来,故D项错误。 (3)由图可知A、B两点间的水平位移等于B、C两点间的水平位移,则A、B两点间的时间间隔等于B、C两点间的时间间隔,在竖直方向上根据逐差公式有 yBC-yAB=gT2 解得A、B两点间的时间间隔为 T=0.1 s 则小球做平抛运动的初速度大小为 v0==1.0 m/s 3.(1)AD　(2)C　(3)①2　②-10　-1.25 解析 (1)为了保证小球的初速度水平,斜槽末端需水平,只要保证小球每次从同一位置静止释放,入射小球沿斜槽下滑过程中,受到斜槽的摩擦力不影响实验,故A正确;方格纸需规范地固定在木板上,使坐标纸竖直放置,故B错误;小球在斜槽末端静止时,球心对应的投影点,即为平抛的初始点,故C错误;为描出小球的运动轨迹,描绘的点应用平滑曲线连接,故D正确。 (2)小球做平抛运动,设初速度为v0,运动时间为t,在水平方向x=v0t,竖直方向y=gt2,整理得y=x2,g、v0都是常数,则y与x2成正比。故选C。 (3)①由题图乙可知,a、b、c三点中相邻两点的时间间隔相等,设为T,根据运动学公式可得Δy=ybc-yab=gT2,解得T=0.1 s,小球做平抛运动的初速度大小为v0= m/s=2 m/s。 ②小球运动到b点时的竖直分速度大小vby= m/s=1.5 m/s,小球从抛出点运动到b点所用的时间t= s=0.15 s,故抛出点的横坐标为x=xb-v0t=20 cm-200×0.15 cm =-10 cm,抛出点的纵坐标为y=yb-gt2=10 cm-×1 000×0.152 cm=-1.25 cm。 4.(1)A　(2)A　(3)B　(4)1.05　1.40　不是 解析 (1)本实验应改变装置高度多次实验,发现两球的下落时间总是相同,进而说明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动,但不能说明水平分运动是匀速直线运动,故选A。 (2)在做“研究平抛运动的特点”实验时,除了图中的器材之外,还需要刻度尺,用来测量距离,不需要秒表和天平。故选A。 (3)建立坐标系时,应以小球球心b在坐标纸上的投影点为坐标原点。故选B。 (4)由于小球水平方向做匀速直线运动,则3L=v0T,在竖直方向有Δy=2L=gT2,代入数据联立可得T=0.07 s,v0=1.05 m/s 小球在B点的竖直分速度大小为vBy==1.40 m/s 若O'点为小球做平抛运动的抛出点,则在连续相等时间间隔内,小球水平位移相等,竖直位移应满足1∶3∶5,此时从O'点开始竖直位移之比为1∶3∶5,但水平位移不等于3L,故O'点不是小球平抛运动的抛出点。 5.(1)AD　(2)斜槽末端不水平　静止释放小球的位置不同　(3)　2 解析 (1)为了保证小球每次抛出的速度相同,应使小球每次从斜槽上同一位置由静止释放,故A正确;调节挡板的高度时不需要等间距变化,故B错误;建立坐标系时,坐标原点应为小球处于斜槽口末端时球心在白纸上的水平投影点,故C错误;为了减小误差,小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相接触,故D正确。 (2)从图中明显看出甲的实验错误是:小球抛出时的速度不是水平方向,即斜槽末端不水平; 乙图中有两个点位于抛物线下方的原因是静止释放小球的位置不同。 (3)竖直方向根据 Δy=yAB-yOA=5L-3L=gt2 可得小球从O点运动到A点所用的时间为 t= 水平方向根据 x=4L=v0t 可得小球平抛运动的初速度为 v0=2。 学科网（北京）股份有限公司 $