3.实验：探究平抛运动的特点-【金版新学案】2025-2026学年高中物理必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（人教版）

本讲义聚焦“探究平抛运动的特点”核心知识点，从抛体运动、平抛运动的概念切入，通过“化曲为直”思想将曲线运动分解为水平和竖直方向分运动，再结合频闪照相法、对比实验等验证分运动特点，构建从概念到原理、实验验证的完整学习支架。 该资料以科学探究为主线，设计频闪照相法和分方向对比实验（如A球平抛与B球自由落体同时落地），培养学生科学思维（模型建构）与科学探究能力（误差分析、注意事项）。课中辅助教师实验教学，课后通过原型实验和拓展题（如频闪照片数据处理）帮助学生巩固运动和相互作用观念，有效查漏补缺。

3.实验：探究平抛运动的特点 【素养目标】　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分运动的特点。 【原理探究】 活动1.什么是抛体运动和平抛运动？分析平抛运动的受力和运动情况，总结平抛运动的特点。 提示：(1)抛体运动：以一定的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受重力作用的运动。 (2)平抛运动：初速度沿水平方向的抛体运动。 (3)平抛运动的特点：①初速度沿水平方向；②只受重力作用。 活动2.平抛运动是曲线运动，能不能利用“化曲为直”的思想将平抛运动分解为两个直线运动去探究？若能，根据平抛运动的受力方向和初速度方向，可以将平抛运动分解为哪两个方向的分运动进行研究？ 提示：能利用“化曲为直”的思想将平抛运动分解为两个直线运动去探究；可将平抛运动分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动。 【实验过程】 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。 学生用书⬇第12页 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特点 1.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。 2.探究平抛运动水平分运动的特点 (1)实验步骤 ①如图3所示，安装实验装置，使斜槽M末端切线水平，使固定的背板竖直，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，使钢球的轨迹与背板平行。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同一位置由静止滚下，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。 (2)数据处理 ①以钢球处于斜槽水平末端时球心在白纸上的投影点为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴。 ②取下坐标纸，用平滑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，即各点之间的时间间隔相等，测量这些点之间的水平位移，确定水平方向分运动的特点。 (3)实验结论：平抛运动在相等时间内水平方向位移相等，平抛运动在水平方向的分运动为匀速直线运动。 (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由静止滚下。 ④坐标原点不是槽口的端点，应是小钢球出槽口时球心在白纸上的投影点。 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。 学生用书⬇第13页 一　教材原型实验 某同学用如图所示的实验装置做“探究平抛运动的特点”的实验。 (1)为了能较准确地描绘小球的运动轨迹，下列说法正确的是　　　　。 A.小球做平抛运动时应与木板摩擦，以便画出运动轨迹 B.本实验不需要用天平测出小球的质量，也不需要配备重垂线 C.为了保证小球沿水平方向飞出，应将斜槽轨道的末端调成水平 D.以小球在斜槽末端时球心在方格纸上的投影点作为所建坐标系的原点O (2)在此实验中，每次都要让小球从斜槽上的同一位置由静止滚下，但小球与斜槽间有摩擦力，这个摩擦力　　　　(选填“会”或“不会”)使实验的误差增大。 答案：(1)CD　(2)不会 解析：(1)小球做平抛运动时，不应使其与木板摩擦，以免影响运动的轨迹，故A错误；本实验不需要用天平测出小球的质量，但需要配备重垂线，以便确定竖直方向，故B错误；为了保证小球沿水平方向飞出，应将斜槽轨道的末端调成水平，故C正确；小球从斜槽上某位置由静止滚下，离开斜槽末端后做平抛运动，应以小球在斜槽末端时球心在方格纸上的投影点作为所建坐标系的原点O，故D正确。 (2)只要让小球每次均从斜槽上同一位置由静止滚下，小球到达斜槽末端时速度就相同，可知小球与斜槽间的摩擦力不会增大实验误差。 实验操作的三点提醒 1.保证斜槽轨道末端切线水平。 2.保证小球每次从同一位置由静止释放。 3.实验过程中背板上的白纸不能移动，且小球在运动过程中与背板上的白纸不能接触。 两位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1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2所示的装置，两个相同的弧形光滑轨道M、N，M的末端水平，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　　　　 　　　　　　　　　。 答案：(1)平抛运动在竖直方向上是自由落体运动 (2)小铁球P落地时刚好和小铁球Q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，小铁球P做平抛运动，小铁球Q沿水平方向做匀速直线运动，可以看到小铁球P落地时刚好和小铁球Q相遇。当改变弧形轨道M的高度时，两小铁球仍能相遇，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。 针对练.(2025·北京海淀区高一下期末)为了探究平抛运动的特点，某同学进行了如下实验。 (1)该同学先用图甲所示的装置进行实验。他用小锤击打弹性金属片，A球沿水平方向飞出，同时B球被释放，做自由落体运动。改变小球距地面的高度和击打小球的力度，多次重复实验，均可以观察到A、B两球同时落地。关于本实验，下列说法正确的是　　　　(选填选项前的字母)。 学生用书⬇第14页 A.可以验证平抛运动在水平方向上是匀速直线运动 B.可以验证平抛运动在竖直方向上是自由落体运动 C.可以同时验证平抛运动在两个方向上的运动规律 (2)为了在图甲实验结论的基础上进一步研究平抛运动水平分运动的特点，该同学用图乙所示装置继续进行实验。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球会在白纸上挤压出一个印迹。移动挡板，重复上述操作，白纸上将留下一系列印迹。为了能较准确地描绘运动轨迹，下列说法正确的是 　　　　(选填选项前的字母)。 A.每次释放钢球的位置应相同 B.斜槽轨道必须光滑 C.记录钢球位置用的挡板MN每次必须等距离下降 (3)在正确操作的情况下，如图丙所示，该同学以钢球抛出点为坐标原点O，建立水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系，描绘出钢球做平抛运动的轨迹OP。该同学在曲线OP上取三个点A、B、C，让它们在y方向上到O点的距离之比为y1∶y2∶y3＝1∶4∶9，再测量三个点在x方向上到O点的距离x1、x2、x3，若钢球在水平方向上是匀速直线运动，则x1∶x2∶x3＝　　　　　　。 答案：(1)B　(2)A　(3)1∶2∶3 解析：(1)观察到A、B两球同时落地，说明两球在竖直方向上的运动完全相同，即可以说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动，无法说明水平方向的运动规律。故选B。 (2)每次从同一高度静止释放，是为了保证从斜槽末端飞出的速度大小相等，故A正确；斜槽轨道不需要光滑，只要保证每次飞出的速度大小相等即可，故B错误；实验中只需要多记录几个钢球的位置，作出轨迹，并不需要每次必须等距离下降挡板，记录钢球位置，故C错误。故选A。 (3)由于y1∶y2∶y3＝1∶4∶9，则可知tOA＝tAB＝tBC，若小球在水平方向上是匀速直线运动，则x1∶x2∶x3＝1∶2∶3。 二　拓展创新实验 某同学利用图(a)所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图(b)所示(图中未包括小球刚离开轨道的影像)。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个大方格的边长为5 cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图(b)中标出。 完成下列填空：(结果均保留2位有效数字) (1)小球运动到图(b)中位置A时，其速度的水平分量大小为　　　　 m/s，竖直分量大小为　　　　 m/s。 (2)根据图(b)中数据可得，当地重力加速度的大小为　　　　 m/s2。 [破题 “三步曲”] 答案：(1)1.0　2.0　(2)9.7 解析：(1)小球水平方向上是匀速直线运动，因此小球在A点速度的水平分量大小为v0＝＝ m/s＝1.0 m/s 小球竖直方向上是自由落体运动，因此A点速度的竖直分量大小为vy＝ m/s≈2.0 m/s。 (2)由竖直方向的自由落体运动可得 g＝ 代入数据解得g＝9.7 m/s2。 针对练.(2025·山东临沂高一下期末)某实验小组用如图甲所示装置进行“研究平抛运动”实验。 学生用书⬇第15页 (1)关于该实验的一些做法，合理的是　　　　(填正确选项前的字母)。 A.使用密度小、体积较大的球进行实验 B.斜槽轨道必须光滑 C.建立坐标系时，以斜槽末端端口位置作为坐标原点 D.每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放小球 (2)在实验中用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L＝5 cm，该同学只记录了物体运动轨迹上的A、B、C三点并以A点为坐标原点建立直角坐标系，得到如图乙所示的图像，根据图像可求得小球运动到B点时的速度大小为　　　　 m/s(g取10 m/s2)。 答案：(1)D　(2)2.5 解析：(1)使用密度大、体积小的球进行实验，以减小空气阻力影响，故A错误；为了保证小球的初速度相等，每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放，斜槽轨道不一定需要光滑，故B错误；建立坐标系时，应以小球在斜槽末端位置时球心在白纸上的投影点作为坐标原点，故C错误；每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放小球，保证小球是同一个平抛运动，轨迹是同一条抛物线，故D正确。 (2)根据题图乙，利用Δy＝gT2，可得小球相邻计数点间的时间间隔为 T＝＝ s＝0.1 s 可得小球抛出时的水平分速度为 v0＝＝ m/s＝1.5 m/s 小球在B点时，竖直方向的分速度为 vBy＝＝ m/s＝2 m/s 可得小球在B点时的速度大小为 vB＝＝2.5 m/s。 学科网（北京）股份有限公司 $