5.3 实验：探究平抛运动的特点 学习任务单-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 学习任务单 课题 第3节 实验：探究平抛运动的特点 学习目标 1．知道平抛运动和抛体运动的概念，了解平抛运动的条件。 2．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。 3．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。 4．通过对生活中抛体运动的分析，认识运动的多样性，体会物理学在实际中的应用价值。 课前学习任务 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) 课中学习任务 1.如图所示，从地面上方某点，将一小球以 的初速度沿水平方向抛出，小球经 落地，不计空气阻力， 取 ，则下列说法不正确的是 ( ) A. 小球落地点的速度大小为 B. 小球抛出点到落地点的水平距离为 C. 小球抛出点离地面的高度为 D. 小球落地时的速度方向与水平地面成 角 2．两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________________． 3.如图所示，小球以v0＝15 m/s的水平初速度向一倾角为37°的斜面抛出，飞行一段时间后，恰好垂直撞在斜面上．求这一过程中：(不计空气阻力，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8) (1)小球在空中的飞行时间t； (2)抛出点距撞击点的高度h. 课中学习任务答案 1.[解析]小球抛出点离地面的高度 ,故 正确，不符合题意；小球抛出点到落地点的水平距离 ,故 正确，不符合题意；小球落地时竖直分速度 ，则小球落地时的速度 ,故 错误，符合题意；设小球落地时速度方向与水平方向的夹角为 ，则有 ,则 ，故 正确，不符合题意。 2.答案　(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． 3.答案　(1)2 s　(2)20 m 解析　(1)将小球垂直撞在斜面上的速度分解，如图所示： 由图可知θ＝37°，β＝53° 则tan β＝＝ 代入数据解得：t＝2 s (2)根据平抛运动的规律有：h＝gt2， 可求得抛出点距撞击点的高度 h＝×10×22 m＝20 m. 课后学习任务 1.如图甲所示是网球发球机，某次室内训练时将发球机放在距地面一定的高度，然后向竖直墙面发射网球．假定网球均水平射出，某两次射出的网球碰到墙面时速度与水平方向夹角分别为30°和60°，若不考虑空气阻力，则(　　) A．两次发射的初速度大小之比为3∶1 B．碰到墙面前在空中运动时间之比为1∶ C．下落高度之比为1∶ D．碰到墙面时速度大小之比为3∶1 2.在“探究平抛运动的特点”的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L＝1.6 cm，若小球在平抛运动中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为v0＝________(用L和重力加速度g表示)，其值是________(g取10 m/s2)．小球在b点的速度大小为________．(计算结果均保留两位有效数字) 3.跳台滑雪是一项勇敢者的运动，它需要利用山势特点建造一个特殊跳台．一运动员穿着专用滑雪板，不带雪杖，在滑雪道上获得较高速度后从A点沿水平方向飞出，在空中飞行一段距离后在山坡上B点着陆，如图所示．已知可视为质点的运动员从A点水平飞出的速度v0＝20 m/s，山坡可看成倾角为37°的斜面，不考虑空气阻力，求：(g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8) (1)运动员在空中的飞行时间t1； (2)运动员从飞出至落在斜面上的位移大小s； (3)运动员落到斜面上时的速度大小v； (4)运动员何时离斜面最远． 课后学习任务答案 1.答案　B 解析　网球做平抛运动，设网球碰到墙面时速度与水平方向的夹角为θ，由平抛运动的规律可得tan θ＝＝① x＝v0t② 由①②得：tan θ＝，则＝，＝，故B正确；＝＝，故A错误；＝＝＝，故C错误；碰到墙面时速度为v＝，故＝·＝，故D错误． 2.答案　2　0.80 m/s　1.0 m/s 解析　题图中a、b、c、d相邻两位置之间的水平距离相等，说明a→b、b→c、c→d所用时间相同．根据匀变速直线运动的特点得Δy＝aT2，则竖直方向上有L＝gt2，而水平方向上有2L＝v0t，联立得v0＝2＝2 m/s＝0.80 m/s.小球在b点的竖直分速度vy＝＝＝1.5＝0.60 m/s，小球在b点的合速度大小v＝＝1.0 m/s. 3.答案　(1)3 s　(2)75 m　(3)10 m/s　(4)1.5 s 解析　(1)运动员从A点到B点做平抛运动， 水平方向的位移：x＝v0t1， 竖直方向的位移：y＝gt12， 又有tan 37°＝，代入数据解得：t1＝3 s，x＝60 m，y＝45 m. (2)运动员从飞出至落在斜面上的位移大小s＝＝75 m. (3)运动员落在斜面上时速度的竖直分量vy＝gt1＝10×3 m/s＝30 m/s， 运动员落到斜面上时的速度大小v＝＝10 m/s. (4)如图，运动员距离斜面最远时，合速度方向与斜面平行， tan 37°＝， 即tan 37°＝， 解得t2＝＝1.5 s. 学科网（北京）股份有限公司 $