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

5.3　实验:探究平抛运动的特点 1. “祖冲之”探究小组做研究平抛运动的实验，为了确定小球在不同时刻通过的位置，实验装置如图甲所示。实验操作的主要步骤如下: ①在一块平直木板上钉上复写纸和白纸，然后将其竖直立于斜槽轨道末端槽口 前，木板与槽口 之间有一段距离，并保持板面与轨道末端的水平段垂直。 ②使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹点 。 ③将木板水平向右平移一段距离，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹点B。 ④将木板再水平向右平移同样的距离x，使小球仍从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，在白纸上得到痕迹点C。若测得 、 两点间的距离为 两点间的距离为 ，已知当地重力加速度大小为 。 (1)关于该实验，下列说法正确的是_____。 A. 斜槽轨道必须尽可能光滑 B. 斜槽轨道末端必须保持水平 C. 每次释放小球的位置可以不同 D. 每次小球均须由斜面最高处释放 (2)一位同学测量出 的不同值及对应的 和 ，令 ，并描绘出如图乙所示的 图像。若已知图线的斜率为 ，则小球平抛的初速度大小 _____(用 、 表示)。 (3)若某次实验测得 ， ， ，取重力加速度大小 ，则在点迹前瞬间小球的速度大小为_____ ，槽口 与点迹 间的高度差为_____ 。(结果均保留两位有效数字) 2. 在“探究平抛运动的特点”的实验中，某组同学用如图1所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上，让钢球沿斜槽轨道 滑下后从 点飞出，落在水平挡板 上，并挤压白纸留下痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。 (1)下列实验条件必须满足的有_____。(填选项前的字母) A. 斜槽轨道末端水平 B. 挡板高度等间距变化 C. 每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球 D. 尽可能减小钢球与斜槽轨道之间的摩擦 (2)同学甲用图1的实验装置得到的痕迹点如图2所示，其中一个偏差较大的点产生的原因，可能是该次实验_____。(填选项前的字母) A. 钢球释放的高度偏低 B. 钢球释放的高度偏高 C. 钢球没有被静止释放 D. 挡板MN未水平放置 (3)同学乙用频闪照相机记录了钢球做平抛运动过程中的 、 、 三点，于是就取 点为坐标原点，建立了如图3所示的坐标系。平抛轨迹上的这三点坐标值图中已标出。 根据图中数据判断， 点_____(填“是”或“不是”)平抛运动的抛出点。钢球平抛的初速度为_____ (取 ，计算结果保留两位有效数字)。 3. 某学习小组利用如图甲、乙所示的装置探究平抛运动的特点。 (1)如图甲所示，用小锤打击弹性金属片后，A球沿水平方向飞出，同时B球被松开并自由下落，实验现象是A、B球同时落地，该现象说明A球在_____。 A. 竖直方向做的是自由落体运动 B. 水平方向做的是匀速直线运动 (2)如图乙所示，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上。A球沿斜槽轨道 滑下后从斜槽末端 水平飞出，落在水平挡板 上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，A球会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，依次重复上述操作，白纸上将留下一系列痕迹点。下列操作中有必要的有_____。 A. 尽可能减小A球与斜槽之间的摩擦 B. 通过调节使硬板保持竖直 C. 挡板高度等间距变化 D. 重复实验时，A球从斜槽的同一位置由静止释放 (3)利用图乙装置得到如图丙所示的轨迹，在轨迹上取 (非抛出点)、 、 三点， 和 的水平间距相等且均为 ，测得 和 的竖直间距分别是 和 。 ①已知当地重力加速度为 ，可求得钢球离开斜槽末端时的速度大小为_____。 ②若在实验中，斜槽末端切线不水平，仅从这一影响因素分析，第①问中求得钢球离开斜槽末端时的速度大小_____ (选填“偏大”“偏小”或“没有影响”)。 4. 图甲是“研究物体的平抛运动”的实验装置图。 (1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线水平。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛_____。 (2)在另一次实验中将白纸换成方格纸，每格的边长 ，通过实验记录小球运动途中的三个位置，如图乙，则该球做平抛运动的初速度为_____ 。 5. 某小组在“研究平抛运动特点”的实验中，分别使用了图甲和图乙的实验装置。 (1)如图甲所示，小锤水平打击弹性金属片，A球水平抛出的同时B球自由下落。在不同的高度和打击力度时都发现两小球同时落地，则实验表明_____。 A. 平抛运动竖直方向是自由落体运动 B. 平抛运动水平方向是匀速直线运动 (2)某同学利用如图乙所示的实验装置记录小球的运动轨迹，下列说法不正确的是_____(多选)。 A. 需要调节装置的底座螺丝，使背板竖直 B. 上下移动倾斜挡板N时必须等间距下移 C. 斜槽M可以不光滑，但斜槽轨道末端必须保持水平 D. 为了得到小球的运动轨迹，需要用平滑的曲线把所有的点都连起来 (3)如图丙所示，实验小组记录了小球在运动过程中经过 、 、 三个位置，每个正方形小格的边长为5.00cm， 取10m/s² ，以 点为坐标原点，水平向右和竖直向下为正方向建立直角坐标系，则该小球做平抛运动在 点的速度大小 _____ m/s，小球抛出点的坐标为(_____，_____)。 6. 某学习小组用实验探究“平抛运动规律”。 (1)在图1中用小锤敲击铁片，观察到A、B两个小球同时落地，则说明平抛运动在_____方向上做_____运动。正确的是 ( ) A. 水平 自由落体 B. 竖直 自由落体 C. 水平 匀速直线 D. 水平 自由落体 (2)在图2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，则说明平抛运动在_____方向上做_____运动。正确的是( ) A. 水平 自由落体 B. 竖直 自由落体 C. 水平 匀速直线 D. 水平 自由落体 (3)图3是实验室内研究平抛运动的装置。以下实验过程的一些做法，其中不合理的是( ) A. 安装斜槽轨道，使其末端保持水平 B. 每次小球释放的初始位置可以任意选择 C. 每次小球应从同一位置由静止释放 7.(1)“研究平抛物体的运动” 实验的装置如图所示，在实验前应_____ A. 将斜槽的末端切线调成水平 B. 将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行 C. 小球每次必须从斜面上同一位置由静止开始释放 D. 在白纸上记录斜槽末端槽口的位置 ，作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点 (2)在“研究平抛物体的运动”实验中，某同学记录了A、B、C三点，取A点为坐标原点，建立了如图所示的坐标系。平抛轨迹上的这三点坐标值图中已标出。那么小球平抛的初速度为_____，小球抛出点的坐标为_____。(取 ) (3)A点的速度为_____m/s。 8. 在 “探究平抛运动的特点” 实验中 (1)用图1装置研究 “平抛运动在竖直方向的运动规律” ①下列说法正确的是_____ A.A与B应选用大小相同的小球 B.A与B应选用质量相同的小球 C. 托板离地面的高度越大，两小球落地时间差也越大 D. 减小铁锤打击金属片的力度，A球落地的时间会变短 ②实验时总是发现两小球不是同步落地，可能的原因是_____(多选) A. 托板未调水平 B. 托板长度偏大 C. 小铁锤打击金属片的力度偏大 D. 小球与金属片之间的存在摩擦力 (2)用图2装置重复实验，记录钢球经过的多个位置，拟合所得到的点迹，就可以得到平抛运动的轨迹。 ①某同学实验后发现在白纸上留下的点迹如图3所示，原因可能是_____ A. 斜槽有摩擦 B. 实验小球的密度太小，受到空气阻力的影响较大 C. 小球没有每次都从斜槽上同一个位置释放 ②经规范操作得到相应点迹后，某同学以槽口上边缘为原点 建立坐标系，得到轨迹曲线如图4。 在曲线上取 两点，其坐标值分别为 和 。 (i) 若测得 ，则 _____ (填 “ ” 、 “ ” 或 “ ”)； (ii) 用图中 、 两点的坐标值计算水平抛出的初速度，其结果_____实际值(填“大于”、“等于”或“小于”)。 9. "在探究平抛运动实验中" (1)为探究水平方向分运动特点，应选用图1中的_____(选填 “甲” 或 “乙”)装置 (2)采用图2所示装置进行实验。将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上，钢球落到倾斜的挡板后挤压复写纸，在白纸上留下印迹。下列说法正确的是_____。 A. 调节装置使其背板竖直 B. 调节斜槽使其末端切线水平 C. 以斜槽的末端在白纸上的投影点为坐标原点 D. 钢球在斜槽静止释放的高度应等间距下降 (3)如图3所示，将实验中记录的印迹用平滑曲线连接，其中抛出点为坐标原点， 点(11.0cm，15.8cm)是记录的印迹， 点(11.8cm，19.6cm)是曲线上的一个点，为得到小球的水平速度，应取_____(选填“A”或“B”)点进行计算，可得水平速度 _____ 。( 取 ，所得结果保留两位有效数字) 10. (1)为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验:如图甲所示，用小锤打击弹性金属片，B球就水平飞出，同时A球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面；如图乙所示的实验:将两个完全相同的斜滑道固定在同一竖直面内，最下端水平。把两个质量相等的小钢球从斜面的同一高度由静止同时释放，滑道2与光滑水平板连接，则将观察到的现象是球1落到水平木板上击中球2，这两个实验说明_____ A. 甲实验只能说明平抛运动在竖直方向做自由落体运动 B. 乙实验只能说明平抛运动在水平方向做匀速直线运动 C. 不能说明上述规律中的任何一条 D. 甲、乙两个实验均能同时说明平抛运动在水平、竖直方向上的运动性质 (2)关于“研究物体平抛运动”实验，下列说法正确的是_____ A. 小球与斜槽之间有摩擦会增大实验误差 B. 安装斜槽时其末端切线应水平 C. 小球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始释放 (3)如图丙，某同学在做平抛运动实验时得出如图丁所示的小球运动轨迹， 、 、 三点的位置在运动轨迹上已标出。则:(g 取 ，结果均保留三位有效数字) ①小球平抛运动的初速度为_____ 。 ②抛出点坐标 _____cm， _____cm。 11. 某实验小组的同学利用如图甲所示的实验装置“研究平抛物体运动”，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。 (1)以下实验过程的一些做法，其中合理的有_____。 A. 安装斜槽轨道，使其末端水平，不需要考虑斜槽的摩擦力对本实验的影响 B. 方格纸只需平整固定在木板上即可 C. 斜槽末端的凹点对应方格纸上标记为 点，即为平抛的初始点 D. 为描出小球的运动轨迹，描绘的点应用平滑曲线连接 (2)甲同学每次都将小球从斜槽的同一位置无初速释放，并从斜槽末端水平飞出。改变水平挡板的高度，就改变了小球在板上落点的位置，从而可描绘出小球的运动轨迹。某同学设想小球先后三次做平抛，将水平板依次放在如图中1、2、3的位置， 且1与2的间距等于2与3的间距。若三次实验中，小球从抛出点到落点的水平位移依次为 、 、 忽略空气阻力的影响，下面分析正确的是_____。 A. B. C. D. 无法判断 12. 在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻的位置，实验时用如图甲所示的装置，实验操作的主要步骤如下: A. 在一块平木板上钉上复写纸和白纸，然后将其竖直立于斜槽轨道末端槽口前，木板与槽口之间有一段距离，并保持板面与轨道末端的水平段垂直； B. 使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下痕迹A； C. 将木板沿水平方向向右平移一段距离 ，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下痕迹B； D. 将木板再水平向右平移同样距离 ，使小球仍从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，再在白纸上得到痕迹C； 若测得 、 间距离为 、 间距离为 ，已知当地的重力加速度为 。 (1)关于该实验，下列说法中正确的是( ) A. 斜槽轨道必须尽可能光滑 B. 每次释放小球的位置可以不同 C. 每次小球均需由静止释放 D. (2)根据上述直接测量的物理量和已知的物理量可以得到小球平抛的初速度大小的表达式 _____。(用题中所给字母表示) (3)另外一位同学根据测量出的不同 情况下的 和 ，令 ，并描绘出了如图乙所示的 图像。若已知图线的斜率为 ，则 的表达式为_____。(用重力加速度 和平抛初速度 表示) 标准答案 1.(1) 答案：B 解析：A：斜槽不必光滑，只要保证小球每次初速度相同即可 B：斜槽末端必须水平，保证小球做平抛运动 C：每次释放位置必须相同，保证初速度一致 D：不必从最高处释放，同一位置静止释放即可 (2) 答案： 解析： 平抛竖直方向：，水平方向：，联立得，斜率，故。 (3) 答案：2.5；5.0 解析：， 点竖直速度，合速度 从抛出到的时间，到时间， 2.(1) 答案：AC 解析：A：斜槽末端水平，保证平抛 C：同一位置无初速释放，保证初速度相同 B、D：非必须条件 (2) 答案：C 解析： 偏差点竖直位置异常，原因是未静止释放，初速度不一致。 (3) 答案：不是；1.5 解析：竖直方向连续相等时间位移比不是，故不是抛出点 ， 3.(1) 答案：A 解析： A、B同时落地，说明平抛竖直方向为自由落体。 (2) 答案：BD 解析：B：硬板竖直，保证轨迹在竖直面 D：同一位置静止释放，保证初速度相同 A、C：非必须 (3) ① 答案：；② 答案：偏小 解析：① ，，联立得 ② 末端不水平，小球做斜抛，竖直加速度等效小于，计算值偏小 4.(1) 答案：初速度相同 解析： 同一位置静止释放，保证每次平抛初速度一致。 (2) 答案：1.5 解析： ， 5.(1) 答案：A 解析： 两球同时落地，说明平抛竖直方向为自由落体。 (2) 答案：BD 解析：B：挡板不必等间距移动 D：应舍去误差大的点，用平滑曲线连有效点 (3) 答案：2.5； 解析：，，， 抛出点到时间，水平位移，竖直位移，坐标 6.(1) 答案：B 解析： 同时落地→竖直方向自由落体。 (2) 答案：C 解析： 两球相撞→水平方向匀速直线。 (3) 答案：B 解析： 必须同一位置静止释放，保证初速度相同。 7.(1) 答案：ABC 解析：A：末端水平 B：木板竖直且与轨迹平面平行 C：同一位置静止释放 D：点应为小球球心位置，非槽口边缘 (2) 答案：1.0 m/s； 解析： ，，抛出点坐标 8.(1) ① 答案：A；② 答案：AD 解析：① 选用相同小球，减小空气阻力影响 ② 托板不水平、小球受摩擦会导致不同时落地 (2) ① 答案：C；② (i) ；(ii) 大于 解析：① 点迹散乱→每次释放位置不同 ② (i) 原点为槽口上边缘，真实偏小，故；(ii) 计算值大于实际值 9.(1) 答案：乙 解析： 乙装置用于探究水平方向匀速。 (2) 答案：ABC 解析： 背板竖直、末端水平、原点为末端投影点均为必须操作。 (3) 答案：A；0.60 解析： 用实验印迹计算，， 10.(1) 答案：AB 解析： 甲说明竖直自由落体，乙说明水平匀速直线。 (2) 答案：BC 解析： 末端水平、同一位置静止释放为必须条件。 (3) 答案：① 2.00；② ； 解析： ，，抛出点坐标 11.(1) 答案：AD 解析： 末端水平、平滑曲线连点为正确操作。 (2) 答案：C 解析： 竖直方向加速，下落越快，水平增量越小，。 12.(1) 答案：C 解析： 必须静止释放，保证初速度相同。 (2) 答案： 解析： ，，联立得结果。 (3) 答案： 解析： ，斜率。 学科网（北京）股份有限公司 $