4第5章 第3节 实验：探究平抛运动的特点-【优学精讲】2025-2026学年高中物理必修第二册教用课件(人教版)

该高中物理课件聚焦“实验：探究平抛运动的特点”，通过频闪照相法、对比实验（如A球平抛与B球自由落体同时落地）导入，衔接匀速直线运动与自由落体运动知识，以运动的合成与分解为学习支架，引导学生构建平抛运动模型。 其亮点是实验设计系统（含方案操作、数据表格、误差分析）和典例创新（如家用斜面装置探究），融合科学探究（问题猜想、实验验证）与科学思维（分运动模型建构、公式推导），例如通过两球相撞实验论证水平分运动规律，助力学生提升实验能力与物理观念，为教师提供完整教学链条，优化教学效果。

第3节　实验：探究平抛运动的特点 1 课前知识梳理 1 典例分类讲解 2 内 容 索 引 随堂巩固落实 3 课前知识梳理 PART 01 第一部分 3 一、平抛运动 1．抛体运动 定义：以一定的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受重力的作用，这时的运动叫作抛体运动。 2．平抛运动 (1)概念：如果抛体运动的初速度是沿水平方向的，物体所做的运动就叫作平抛运动。 (2)条件：物体具有水平方向的初速度且运动过程中只受到重力的作用。 返回导航 二、实验目的 1．用实验的方法描绘出平抛运动的轨迹。 2．探究平抛运动竖直方向和水平方向运动的特点。 3．判断平抛运动的轨迹是否为抛物线。 4．根据平抛运动的轨迹求其初速度。 返回导航 三、实验思路 1．提出问题 平抛运动是曲线运动，速度和位移的大小、方向时刻在发生变化。这个复杂的曲线运动有什么规律呢？能否分解为两个简单的直线运动？ 2．科学猜想 由于物体是沿水平方向抛出的，在运动过程中只受到竖直向下的重力作用，因此平抛运动可能是水平方向和竖直方向分运动的合成。那么只要研究出这两个分运动的特点，平抛运动的规律就清楚了。 返回导航 四、实验方案 方案一：频闪照相法 1．通过频闪照相的方法获得小球做平抛运动时的频闪照片； 小球做平抛运动的频闪照片 返回导航 2．以抛出点为原点，建立直角坐标系； 3．通过频闪照片描出小球经过相等时间间隔所到达的位置； 4．测出T、2T、3T…时间内小球做平抛运动的水平位移和竖直位移，并填入表格；   5.分析数据得出小球水平分运动和竖直分运动的特点。 抛出时间 T 2T 3T 4T 5T 水平位移           竖直位移           结论 水平分运动特点           竖直分运动特点           返回导航 方案二 步骤1：探究平抛运动竖直分运动的特点 在如图甲所示的实验中，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水 平方向抛出，做平抛运动；同时B球被释放，自由下落，做自 由落体运动。观察两球的运动轨迹，比较它们落地时间的先后。 分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复这个实验，记录实验现象。 返回导航 步骤2：探究平抛运动水平分运动的特点 (1)按图乙安装实验装置，使斜槽末端水平。钢球在斜槽中某一高度由静止滚下，从末端飞出后做平抛运动。水平放置的倾斜挡板MN可上下调节，钢球飞出后，落到挡板上，挤压复写纸，在白纸上留下印迹。上下调节挡板，通过多次实验，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。用平滑曲线连接印迹，得到钢球做平抛运动的轨迹。 返回导航 (2)注意事项 ①实验中必须调整斜槽末端的切线水平(将小球放在斜槽末端水平部分，若小球静止，则斜槽末端水平)。 ②方木板必须处于竖直平面内，固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。 ③小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放。 ④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。 ⑤小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球做平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。 返回导航 返回导航 返回导航 典例分类讲解 PART 02 第二部分 14 某小组做探究平抛运动规律的实验。 题型一　平抛运动规律的探究 返回导航 (1)在图甲中用小锤敲击弹性金属片，观察到a、b两个小球同时落地，则说明平抛运动在竖直方向上做________运动。 [解析]　由于任意高度，做平抛运动和自由落体运动的两个小球都会同时落地，说明平抛运动在竖直方向上做自由落体运动。 自由落体 返回导航 (2)在图乙中将相同的两个小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，切断电源，P、Q同时沿着相同的斜槽滚下，观察到P、Q两个小球撞在一起，则说明做平抛运动的小铁球在水平方向上做____________运动。 [解析]　在题图乙中同时断电后P、Q两个小球同时沿着斜槽滚下，观察到P、Q两个小球撞在一起，则说明做平抛运动的小铁球在水平方向上做匀速直线运动。 匀速直线 返回导航 (3)利用频闪相机拍摄图甲中a小球运动过程，经处理后得到如图丙所示的点迹图像。图中O为坐标原点，B点在两坐标线交点，坐标xB＝40 cm，yB＝20 cm，A、C点均在坐标线的中点。重力加速度g取10 m/s2，则平抛小球在B点处的瞬时速度大小vB＝________m/s(结果保留根式)。 [解析]　根据题图丙中的几何关系可知，A点的纵坐标为5 cm，B点的纵坐标为20 cm，C点的纵坐标为45 cm 因此A、B的竖直距离yAB＝15 cm＝0.15 m 返回导航 返回导航 　(2024·河北卷，T11(2))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。 返回导航 (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”)。 [解析]　为保证钢球每次做平抛运动的初速度相同，必须让钢球在斜槽上同一位置由静止释放，故高度相同。 相同 返回导航 (2)在坐标纸中描绘出钢球做平抛运动的轨迹。 [解析]　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。 [答案]　图见解析　 返回导航 (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取9.8 m/s2，保留2位有效数字)。 0.71 返回导航 如图所示，小明利用家中物品制作了一个研究平抛运动规律的装置。在水平桌面上用硬练习本做成一个斜面，使小钢球从斜面上某一位置滚下，钢球沿桌面飞出后做平抛运动。实验步骤如下： 题型二　教材实验创新 返回导航 a．将贴好白纸的案板竖直放置于P处； b．将小钢球沾上墨水后由静止释放，小球飞出后碰到案板并在白纸上留下痕迹B； c．将案板从P处靠近书桌平移0.1 m，重复步骤b，留下痕迹A； d．将案板从P处远离书桌平移0.1 m，重复步骤b，留下痕迹C； e．用刻度尺量出A、B、C三点的距离hAB＝0.15 m，hBC＝0.25 m，通过以上数据即可粗略求出小球离开书桌时初速度的大小。重力加速度g取10 m/s2，回答下列问题： 返回导航 (1)关于实验操作，下列说法正确的是________。 A．书桌要调整水平 B．小球每次都从同一位置由静止释放 C．必须用秒表记录时间 D．案板可以不竖直放置 [解析]　要保证小球做平抛运动，书桌要调整水平，A正确；由于要记录小球的运动轨迹，必须重复多次，才能画出几个点，因此为了保证每次平抛的轨迹相同，所以要求小球每次从同一高度释放，B正确；本实验测量小球轨迹即可，无需测量时间，C错误；案板必须竖直放置，以防止打到案板上的点之间的水平位移不同， D错误。 AB 返回导航 (2)根据实验数据，可得小球离开桌面时初速度的大小v0＝________m/s。 1 返回导航 (3)若因为操作不当，把案板从P处靠近书桌平移0.1 m后，案板没有竖直，向右倾斜一较小角度，其他操作无误，则求出的离开桌面时初速度比实际值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 偏小 返回导航 　【教材经典P13第1题改编】小明同学在探究出平抛运动的竖直方向分运动特点之后，在家里设计了一个探究平抛运动水平方向分运动特点的实验装置。如图甲所示，在桌面上放置一个斜面，让钢球从斜面上滚下，滚过桌边后钢球便被抛出。在钢球抛出后经过的地方水平放置一块木板(还有一个用来调节木板高度的支架，图中未画出)，木板上放一张白纸，白纸上有复写纸，这样便能记录钢球在白纸上的落点。为了方便记录小球落点坐标，小明同学还在桌子边缘沿竖直方向设置了一个标尺(零刻度与水平桌面对齐)，在木板的边缘设置了一水平标尺(零刻度与桌面的竖直边缘对齐)。 返回导航 让钢球多次从斜面上滚下，不断调节木板高度，借助标尺，测量每次小球落点的坐标(x1，y1)、(x2，y2)…并记录于表中。小明同学根据记录的数据，运用图像法进行处理，得到了如图乙所示的图像(图乙中g为重力加速度)，得出了平抛运动水平方向分运动的特点。 返回导航 (1)关于该实验，下列说法正确的是________。 A．斜面和桌面必须尽可能光滑 B．桌子边缘必须水平 C．斜面上每次释放小球的位置可以不同 D．上下调节木板时必须每次等间距移动 B 返回导航 [解析]　小球从斜面滑下后在水平桌面运动，从桌面边缘水平抛出，不需要斜面和桌面光滑，A错误； 小球从桌子边缘抛出要做平抛运动，所以桌子边缘必须水平，B正确；要使每次从桌子边缘抛出的初速度相同，必须保证小球每次均从斜面上的同一位置由静止释放，C错误；上下调节木板时不一定每次移动的距离相等，D错误。 返回导航 (2)若图乙的横纵坐标单位均为国际单位，则本实验中小球从桌边抛出时的初速度为________m/s(结果保留2位有效数字)。 1.4 返回导航 (3)由图乙可知，依据第四组数据描出的点P，明显偏离了“直线”，则造成这一偏差可能的原因是该次操作________。 A．小球释放的位置较“同一位置”偏高 B．小球释放的位置较“同一位置”偏低 C．水平木板的左端较桌子边缘偏右 [解析]　点P相对于直线上同一个竖直高度的点而言，水平位移偏小，可能是抛出时的初速度较小，即释放小球的位置较“同一位置”偏低，也可能是水平木板的左端较桌子边缘偏右，使得水平位移的测量值偏小。 BC 返回导航 随堂巩固落实 PART 03 第三部分 35 1．(2025·山东济南市期末)某实验小组利用如图甲所示装置测量小球在离开水平桌面边缘O点时做平抛运动的初速度。在地面上沿抛出的速度方向水平放置一把刻度尺，让悬挂在抛出点O处的重锤的投影恰好落在刻度尺的零刻度线上，利用小球在刻度尺上的落点位置，就可以直观地得到小球做平抛运动的初速度，并可以制成如图乙所示的速度标尺(图中P点为重锤的投影位置)。 返回导航 (1)由标尺信息可知，小球在空中的飞行时间为__________。 (2)桌面离地面的高度________m(重力加速度g取9.8 m/s2)(保留3位有效数字)。 0.5 s 1.23 返回导航 (3)关于该速度标尺，下列说法正确的是________。　 A．增大桌面离地面高度，速度刻度的间距将变大 B．增大桌面离地面高度，速度刻度的间距将变小 C．增大桌面上倾斜轨道的倾角，速度刻度的间距将变大 D．增大桌面上倾斜轨道的倾角，速度刻度的间距将变小 A 返回导航 解析：增大桌面离地面高度，则运动时间增加，根据x＝v0t可知，速度刻度的间距将变大，A正确，B错误；增大桌面上倾斜轨道的倾角，因小球释放的位置不确定，则小球到达斜槽底端时的速度不一定变大，也不一定减小，根据x＝v0t可知，速度刻度的间距不一定变大，也不一定减小，C、D错误。 返回导航 2．(2025·江西南昌市期末)图甲是一个能够定性平抛运动及其特点的实验装置，用小锤敲击弹性金属片，小球A就沿水平方向飞出，做平抛运动；同时小球B被松开，做自由落体运动。然后再采用乙图的方式定量研究平抛运动，得到了如图丙坐标系中的几个点。 返回导航 (1)甲图所示的实验说明了平抛的小球在竖直方向上做__________运动。 解析：题图甲两球同时落地，说明了平抛的小球在竖直方向上做自由落体运动。 (2)在调节轨道时，发现水平仪中的气泡在右侧，此时应将轨道的右端调__________(选填“高”或“低”)。 解析：水平仪右端有气泡，说明右端偏高，则应把右端调低。 自由落体 低 返回导航 (3)同学用专业相机以200帧/秒拍摄照片如图丙所示，并从视频中每n帧选取一帧进行处理得到如图所示的抛体运动“频闪图片”，测得坐标纸的方格边长为9 mm，由图像可知n＝________(n为整数，g取10 m/s2)，得到平抛运动的初速度为__________ m/s。 6 0.6 返回导航 返回导航 3．(2025·内蒙古鄂尔多斯市期中) 高中课外兴趣小组在做“研究平抛物体的运动”实验中，准备了以下实验器材：图钉、铅笔、弧形斜槽、小球、薄木板、铁架台、重垂线。 (1)实验过程还需要下列器材中的________。(填正确答案标号) A．刻度尺　　　　　　　 B．天平 C．秒表 D．白纸 AD 返回导航 解析：需要刻度尺测量实验记录点间距离，A正确；实验是“研究平抛物体的运动”因而不需要测量小球的质量，即不需要天平，B错误；实验不需要测量小球运动的时间，即不需要秒表，C错误；实验需要白纸记录物体做平抛运动的轨迹，D正确。 返回导航 (2)图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置简图，关于实验中的操作及要求，下列说法正确的是________。(填正确答案标号) A．斜槽轨道末端可以不水平 B．斜槽轨道不必光滑 C．本实验不需要平衡摩擦力 D．小球每次不用从斜槽上同一高度释放 BC 返回导航 解析：为使小球离开斜槽轨道末端做平抛运动，则斜槽轨道末端一定水平，A错误；为使小球每次做平抛运动的初速度相等，小球每次要从斜槽上同一高度由静止释放，斜槽轨道不必光滑，B正确，D错误；本实验不需要平衡摩擦力，C正确。 返回导航 (3)如图乙所示，为一次实验记录中的一部分，图中背景方格的边长表示实际长度8 mm。从图像上分析，记录间隔T＝________ s；小球做平抛运动的水平初速度大小是________ m/s，小球从抛出运动到B点时，已经在空中飞行了__________ s。(此问g取10 m/s2) 0.04 0.6 0.08 返回导航 返回导航 五、计算平抛运动的初速度 1．平抛轨迹完整(即含有抛出点) 在轨迹上任取一点，测出该点离原点的水平位移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) 在轨迹上任取三点A、B、C(如图所示)，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 。 2 B、C之间的竖直距离yBC＝25 cm＝0.25 m 则竖直方向上，由运动学公式可知yBC－yAB＝gT2 vBy＝ 在水平方向上v0＝ 则vB＝，解得vB＝2 m/s。 [解析]　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为研究位置，如坐标为(14.0 cm，19.0 cm)的点，根据平抛运动规律x＝v0t，y＝gt2，解得v0≈0.71 m/s。　 [解析]　根据竖直方向做自由落体运动，有Δh＝gT2，可得T＝ ＝0.1 s，水平方向做匀速直线运动，可得v0＝＝1 m/s。 [解析]　案板没有竖直，向右倾斜一较小角度，则测得的hAB比实际距离小，则得到的时间T偏大，根据v0＝可知，计算的初速度偏小。 [解析]　根据平抛运动规律，有x＝v0t y＝gt2 整理可得x＝v0 可知，图线的斜率k＝v0＝ 解得v0≈1.4 m/s。 解析：由标尺信息可知，小球在空中的飞行时间t＝＝0.5 s。 解析：桌面离地面的高度h＝gt2≈1.23 m。 解析：小球在竖直方向上做自由落体运动，根据逐差法公式Δy＝gT2，由题图丙可知Δy＝9 mm＝0.009 m，相邻两点的时间间隔相等，设为T，T＝＝ s＝0.03 s，因为相机以200帧/秒拍摄照片，即每0.005 s拍摄一帧，每n帧的时间为0.005n s，可得0.005n s＝0.03 s，解得n＝6；在水平方向上，小球做匀速直线运动，平抛运动的初速度v0＝＝＝0.6 m/s。 解析：如题图乙所示，方格的边长为8 mm，由匀变速直线运动的推论Δy＝gT2可得T＝＝＝0.04 s；小球做平抛运动的水平初速度大小v0＝＝0.6 m/s，小球从抛出运动到B点时，由匀变速直线运动在某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，可得在竖直方向的分速度vB＝＝0.8 m/s，可得小球从抛出到运动到B点时，已经在空中飞行时间t＝＝0.08 s。　 $