第五章 3.实验：探究平抛运动的特点-（配套练习）【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理必修第二册（人教版）

3.实验：探究平抛运动的特点 【实验基础落实】 二、1.可以忽略　重力　2.水平　3.（1）水平　（2）重力 4.水平　竖直　三、方案二：（二）1.斜槽　复写纸 2.（1）水平　竖直　（2）轨迹　（3）同一位置　3.（1）坐标原点 （2）平滑　（3）时间间隔　（4）匀速直线 【实验技能培养】 【例1】　（1）平抛运动在竖直方向上是自由落体运动 （2）P球落地时刚好和Q球相遇　平抛运动在水平方向上是匀速直线运动 解析：（1）在击打金属片时，金属片把A球沿水平方向弹出，A球做平抛运动，同时B球被松开，做自由落体运动，两球同时落地，说明A球与B球在竖直方向上的运动规律相同，即说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动。 （2）两小铁球P、Q能以相同的初速度同时分别从轨道下端水平射出，小球P做平抛运动，小球Q沿水平方向做匀速直线运动，可以看到P球落地时刚好和Q球相遇；当改变弧形轨道M的高度时，两小球仍能相遇，说明平抛运动在水平方向的运动规律与匀速直线运动规律相同，即说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动。 【例2】　（1）重垂线　（2） 1∶3∶5　1∶1∶1　零　匀加速 解析：（1）竖直方向用重垂线确定，因为钢球在竖直方向所受的重力是竖直向下的。 （2）由轨迹可知，竖直距离yOA∶yAB∶yBC＝1∶3∶5；由于水平距离xOA＝xAB＝xBC，则tOA＝tAB＝tBC，所以tOA∶tAB∶tBC＝1∶1∶1；在连续相等的时间内，竖直方向的位移之比为1∶3∶5…，表明竖直方向是初速度为零的匀加速运动，O点就是抛出点。 【例3】　（1）正比　（2）计算时重力加速度的取值（10 m/s2）大于实际值　（3）见解析 解析：（1）由题表中数据可知，h一定时，小球的水平位移d与其初速度v0成正比关系。 （2）该同学计算时重力加速度取的是10 m/s2，而实际重力加速度约为9.8 m/s2，g的取值大于实际值，故导致约3 ms的偏差。 （3）光电门传感器置于槽口的内侧，使时间的测量值大于理论值，且初速度越大，二者差值越小。 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.实验：探究平抛运动的特点 一、实验目的 1.知道抛体运动、平抛运动的概念。 2.会设计实验探究平抛运动两个分运动的特点，并描绘出平抛运动的轨迹。 3.会用对比法分别探究平抛运动竖直方向和水平方向的分运动特点。 二、实验原理 1.抛体运动：以一定的速度将物体抛出，在空气阻力　　　　　　　　的情况下，物体只受　　　　作用的运动。 2.平抛运动：初速度沿　　　　方向的抛体运动。 3.平抛运动的特点 （1）初速度沿　　　　方向。 （2）只受　　　　作用。 4.平抛运动的分解方法 由于物体是沿着水平方向抛出的，在运动过程中只受到竖直向下的重力作用，可尝试将平抛运动分解为　　　　　方向的分运动和　　　　方向的分运动。 三、参考方案 方案一：频闪照相（或录制视频）法 　（1）通过频闪照相（或录制视频），获得小球做平抛运动时的频闪照片（如图1所示）。 （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）测量出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 方案二：分别研究水平方向和竖直方向分运动的规律 （一）探究平抛运动竖直分运动的特点 1.实验步骤 （1）如图2所示，用小锤击打弹性金属片后，A球做平抛运动；同时B球被释放，做自由落体运动。观察两球的运动轨迹，听它们落地的声音。 （2）分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，发现两球仍同时落地。 2.实验结论：平抛运动在竖直方向的分运动为自由落体运动。 （二）探究平抛运动水平分运动的特点 1.实验器材 　　　　、小钢球、白纸、　　　　　　、铅笔、刻度尺、三角板。 2.实验步骤 （1）如图3所示，安装实验装置，使斜槽M末端切线　　　　，使固定的背板　　　，并将一张白纸和复写纸固定在背板上，N为水平放置的可上下调节的倾斜挡板。 （2）让钢球从斜槽上某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动，使钢球的　　　　与背板平行。钢球落到倾斜的挡板N上，挤压复写纸，在白纸上留下印迹。 （3）上下调节挡板N，进行多次实验，每次使钢球从斜槽上　　　　　　由静止滚下，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。 3.数据处理 （1）以斜槽水平末端端口处钢球球心在白纸上的投影点为　　　　　　O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴。 （2）取下坐标纸，用　　　　的曲线把这些印迹连接起来，得到钢球做平抛运动的轨迹。 （3）根据钢球在竖直方向是自由落体运动的特点，在轨迹上取竖直位移为y、4y、9y…的点，即各点之间的　　　　　　相等，测量这些点之间的水平位移，确定水平方向分运动的特点。 （4）实验结论：平抛运动在相等时间内水平方向位移相等，平抛运动水平方向为　　　　　　　运动。 4.误差分析 （1）安装斜槽时，其末端切线不水平，导致小钢球离开斜槽后不做平抛运动。 （2）建立坐标系时，坐标原点的位置确定不准确，导致轨迹上各点的坐标不准确。 （3）小钢球每次自由滚下时，起始位置不完全相同，导致轨迹出现误差。 （4）确定小钢球运动的位置时不准确，会导致误差。 （5）量取轨迹上各点坐标时不准确，会导致误差。 5.注意事项 （1）实验中必须调整斜槽末端的切线水平（检验斜槽末端是否水平的方法是将小钢球放在斜槽末端水平部分，看其是否能保持静止）。 （2）背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）小钢球每次必须从斜槽上同一位置滚下。 （4）坐标原点不是槽口的端点，应是小钢球出槽口时球心在木板上的投影点。 （5）小钢球开始滚下的位置高度要适中，以使小钢球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。 类型一｜教材原型实验 【例1】　两个同学根据不同的实验条件，进行了“探究平抛运动的特点”的实验： （1）甲同学采用如图甲所示的装置，击打金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明　　　　　　　。 （2）乙同学采用如图乙所示的装置，两个相同的弧形光滑轨道M、N，N的末端与光滑的水平板相切，两小铁球P、Q能以相同的初速度同时分别从轨道下端水平射出，实验可观察到的现象应是　　　　　　　。 仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明　　　　　　　。 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【例2】　在做“探究平抛运动的特点”的实验时： （1）钢球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴，竖直线是用　　　　　　这一器材来确定的。 （2）某同学通过实验得到的轨迹如图所示，由轨迹可知，竖直距离yOA∶yAB∶yBC＝　　　　　　　　， 运动时间tOA∶tAB∶tBC＝　　　　　　，这表明竖直方向是初速度为　　　　　　的　　　　　　运动。 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 类型二｜拓展与创新实验 【例3】　如图，探究平抛运动的特点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。 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 （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。 （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　　　　　　　。 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 创新分析 1.实验器材的创新：用光电门传感器和碰撞传感器测量小球的初速度和飞行时间。 2.实验目的的创新：利用测得的实验数据分析误差产生的原因。 提示：完成课后作业　第五章　3. 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $