5.3 实验：探究平抛运动的特点 作业设计-2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

高中物理人教版必修第二册 第五章《抛体运动》 第3节 实验：探究平抛运动的特点 作业设计 作业目标 1．能构建平抛运动模型，会应用运动合成与分解的方法分析解决相关平抛运动的速度和位移问题。 2．探究平抛运动竖直和水平分运动的特点及规律，了解科学探究中获取及处理数据的方法。 知识回顾 一、平抛运动 1．定义：将物体以一定的初速度沿水平方向抛出，仅在重力作用下物体所做的运动． 2．平抛运动的性质：加速度为g的匀变速曲线运动． 二、平抛运动的两个分运动 1．水平方向：平抛运动在水平方向上的分运动是匀速直线运动． 2．竖直方向：平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动． 三、平抛运动的规律 以速度v0沿水平方向抛出一物体，以抛出点为原点，建立如图所示的直角坐标系． 1．平抛运动的位移与轨迹 (1)水平位移：x＝v0t.① (2)竖直位移：y＝gt2.② (3)轨道方程：由①②两式消去时间t，可得平抛运动的轨迹方程为y＝x2，由此可知平抛运动的轨道是一条抛物线． 2．平抛运动的速度 (1)水平方向分速度：vx＝v0. (2)竖直方向分速度：vy＝gt. (3)物体在某点合速度大小：①v＝＝. ②方向：tan θ＝＝(θ是v与水平方向的夹角) 方法总结 (1)平抛运动的时间：t＝，只由高度决定，与初速度无关． (2)水平位移(射程)：x＝v0t＝v0，由初速度和高度共同决定． (3)落地速度：v＝＝，与水平方向的夹角为θ，tan θ＝＝，落地速度由初速度和高度共同决定． 分层作业：作业任务一 1．在做“探究平抛运动的特点”的实验中，为了确定小球不同时刻在空中所通过的位置，实验时用了如图所示的装置．先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸．将该木板竖直立于水平地面上，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口平移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B；将木板再向远离槽口平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，得到痕迹C.若测得木板每次移动距离x＝10.00 cm，A、B间竖直距离y1＝5.02 cm，B、C间竖直距离y2＝14.82 cm.请回答以下问题：(g取9.80 m/s2) (1)为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放？_________________________. (2)每次把木板移动相同的水平距离，原因是：____________________________________________________________. (3)根据以上直接测量的物理量求得小球初速度的表达式为v0＝________.(用题中所给字母表示) (4)小球初速度的值为v0＝________ m/s. 2.棒球运动是一项集智慧、勇敢、趣味与协作于一体的集体运动项目，深受青少年喜爱．如图所示，某次投手在A点将球水平抛向捕手，捕手预备在B点接球，击球员预备在C点击球．棒球可看作质点，空气阻力不计．已知：A点离地面1.8 m，C点离地面1.0 m，A、B两点的水平距离为20 m，球抛出后经0.5 s到达B点，g取10 m/s2.求： (1)棒球抛出后到达C点的时间； (2)棒球被抛出时的速度大小； (3)若击球员和捕手均未碰到球，棒球落地时的速度方向． 分层作业：作业任务二 1.(多选)如图所示，在我国空军某部一次军事演习中，一架国产轰炸机正在进行投弹训练，轰炸机以200 m/s的恒定速度向竖直峭壁水平飞行，先释放炸弹甲，再飞行5 s后释放炸弹乙，炸弹甲和炸弹乙均击中竖直峭壁上的目标．不计空气阻力，取重力加速度g＝10 m/s2，则下列说法正确的是(　　) A．炸弹甲击中目标5 s后，炸弹乙击中目标 B．炸弹甲和炸弹乙同时击中目标 C．两击中点间的距离大于125 m D．释放炸弹甲时，飞机与峭壁间的水平距离为1 000 m 2.如图所示，在研究平抛运动时，小球A沿轨道滑下，离开轨道末端(末端水平)时撞开轻质接触式开关S，被电磁铁吸住的小球B同时自由下落．改变整个装置的高度H做同样的实验，发现位于同一高度的A、B两球总是同时落地． (1)该实验现象说明了A球在离开轨道后________(填选项前的字母)． A．水平方向的分运动是匀速直线运动 B．水平方向的分运动是匀加速直线运动 C．竖直方向的分运动是自由落体运动 D．竖直方向的分运动是匀速直线运动 (2)实验中得到的轨迹如图所示，其中O点为平抛运动的起点，根据平抛运动的规律及图中给出的数据，可计算出小球平抛的初速度v0＝________ m/s.(g取9.8 m/s2) 3.如图所示，在水平地面上固定一倾角θ＝37°、表面光滑的斜面体，物体A以v1＝6 m/s的初速度沿斜面上滑，同时在物体A的正上方，有一物体B以某一初速度水平抛出．当物体A上滑到最高点速度为0时恰好被物体B击中．A、B均可看成质点，不计空气阻力，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2.求： (1)物体A上滑到最高点所用的时间； (2)物体B抛出时的初速度v2的大小； (3)物体A、B间初始位置的高度差h. 作业任务一答案 1.答案　见解析 解析　(1)为了确保小球每次抛出的轨迹相同，应该使抛出时的初速度相同，因此每次都应使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放； (2)因为小球水平方向做匀速直线运动，由x＝v0t知，若x相同，则时间t相等． (3)在竖直方向上：Δy＝y2－y1＝gt2，t＝ 水平方向上：x＝v0t，初速度：v0＝＝x； (4)代入数据解得：v0＝1.00 m/s. 2.答案　(1)0.4 s　(2)40 m/s　(3)速度方向与水平方向的夹角正切值tan θ＝ 解析　(1)从A到C竖直高度为hAC＝1.8 m－1 m＝0.8 m 根据hAC＝gt2 解得到达C点的时间t＝0.4 s. (2)从A到B，水平方向，根据xAB＝v0tAB 解得v0＝40 m/s. (3)棒球从A到落地，竖直方向有2gh＝vy2， 解得vy＝6 m/s 则棒球落地时的速度方向与水平方向的夹角正切值tan θ＝＝. 作业任务二答案 1.答案　BC 解析　炸弹在水平方向做匀速直线运动，所以两炸弹同时击中目标，A错误，B正确；设乙击中目标的时间为t，则两击中点间的距离为Δs＝g(t＋5)2－gt2>×10×52 m＝125 m，C正确；释放炸弹甲时，飞机与峭壁间的水平距离为s＝v0(t＋5)>1 000 m，D错误． 2.答案　(1)C　(2)1.6 解析　(1)由于A、B两球从同一高度同时开始下落，并且同时到达地面，故在竖直方向两球遵循相同的运动规律，由于B球做自由落体运动，故A球在平抛过程中的竖直方向也做自由落体运动，故C正确，D错误；而A球在水平方向的运动没有可以参照的物体，故无法确定A球的水平方向的运动所遵循的规律，故A、B错误． (2)小球做平抛运动，在水平方向上有x＝v0t， 在竖直方向上有y＝gt2，解得v0＝x； 由题图实验数据可得v0＝x＝0.32× m/s＝1.6 m/s. 3.答案　(1)1 s　(2)2.4 m/s　(3)6.8 m 解析　(1)物体A沿斜面上滑过程中，由牛顿第二定律得 mgsin θ＝ma(2分) 代入数据得a＝6 m/s2(1分) 设物体A滑到最高点所用时间为t，由运动学公式知 0＝v1－at(2分) 解得t＝1 s(1分) (2)物体B平抛的水平位移x＝v1tcos 37°＝2.4 m(2分) 物体B抛出时的初速度大小v2＝＝2.4 m/s(1分) (3)物体A、B间初始位置的高度差 h＝v1tsin 37°＋gt2＝6.8 m．(3分) 作业反馈 学科网（北京）股份有限公司 $