5.3 实验：探究平抛运动的特点 分层作业-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 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．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______m/s（g取）。 2．某同学利用实验室中的常见装置来描绘平抛运动的轨迹，如图甲所示。 (1)关于该实验，下列说法正确的是___________（填标号）。 A．斜槽必须光滑 B．必须调整装置的斜槽末端水平 C．调节调平螺丝，观察重垂线，使面板处于竖直平面内 D．接球挡板必须等距离下移 (2)图乙为某次实验得到的钢球下落时的一系列轨迹点，在图乙中描绘出其平抛运动的轨迹图线。 (3)以钢球的起抛点为坐标原点，水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，分析钢球的轨迹，可得钢球的竖直位移与___________（填“水平位移”或“水平位移的平方”）成正比。 3．利用如图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。钢球沿斜槽轨道滑下后从点飞出，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，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。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___________： A．斜槽轨道光滑 B．斜槽轨道末段水平 C．挡板高度等间距变化 D．每次从斜槽上相同的位置由静止释放钢球 E．为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来 (2)为定量研究，建立以水平方向为轴、竖直方向为轴的坐标系。取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于点，钢球的___________（选填“最上端”、“最下端”或者“球心”）对应白纸上的位置即为原点；在确定轴时___________（选填“需要”或者“不需要”）轴与重锤线平行； (3)在确认平抛运动的规律后，另一次实验中将白纸换成方格纸，每个格的边长，通过频闪照相机，记录了小球在运动途中的三个位置，如图所示，则与照相机的闪光频率对应的周期为___________s，该小球做平抛运动的初速度为___________m/s；（）（均保留两位有效数字） 4．为了研究平抛运动，某学习小组的同学设计了如图甲所示的实验装置进行探究。 (1)为了验证做平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动，小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开，自由下落。关于该实验，下列说法中正确的有_______； A．两球的质量应相等 B．两球应同时落地 C．应改变装置的高度，多次实验 D．实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动 (2)如图乙所示是实验得到的轨迹，从曲线上某点处画三段连续等长的水平直线，再在该水平线等间距处对应作三条竖直线与曲线交于三点，相应得到三段在竖直方向的位移大小、、，则该三段位移大小应满足的关系是________。 A． B． C． D． B层 5．用如图甲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硬板上。钢球沿斜槽轨道滑下后从点飞出，落在水平挡板上，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板。从同一位置重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点，即可描出钢球做平抛运动的轨迹，进而研究平抛运动的规律。 根据实验原理，回答以下问题： (1)研究平抛运动，下面做法可以减小实验误差的是_____。 A．尽量减小钢球与斜槽间的摩擦 B．使用密度小、体积大的钢球 C．实验时，让小球每次都从同一位置由静止开始滚下 D．尽可能记录多个痕迹点 (2)该实验中，在取下白纸前，应确定坐标原点的位置，并建立直角坐标系，下列图像中坐标原点和坐标系的建立正确的是_____。 A． B． C． (3)若某同学只记录了小球运动途中的、、三点的位置，如图，取点为坐标原点，各点的位置坐标如图所示（），小球平抛的初速度大小_____（重力加速度取）。 6．如图1所示是某种“研究平抛运动”的实验装置。 (1)为减小空气阻力对实验的影响，应选择的小球是 。（填序号） A．实心小木球 B．空心小木球 C．空心小铁球 D．实心小铁球 (2)当a小球从斜槽末端水平飞出时与b小球离地面的高度均为，此瞬间电路断开，使电磁铁释放b小球，最终两小球同时落地，改变大小，重复实验，a、b仍同时落地，该实验结果可表明 。（填序号） A．两小球落地速度的大小相同 B．两小球在空中运动的时间相等 C．a小球在竖直方向的分运动与b小球的运动相同 D．a小球在水平方向的分运动是匀速直线运动 (3)刘同学做实验时，忘记标记平抛运动的抛出点O，只记录了A、B、C三点，于是就取A点为坐标原点，建立了如图2所示的坐标系，平抛轨迹上的这三点坐标值图中已标出。取g=10m/s2，则小球平抛的初速度为______m/s。 C层 7．为了探究斜面对平抛运动的制约性，某实验小组设计了如图甲所示的实验装置：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与小钢球接触而不连接，桌面右端有一个光电门连接数字计时器，紧贴桌面右端放置一倾角为的斜面，斜面顶端与桌面等高。已知小钢球直径为，开始时弹簧处于原长状态。向左推小球使弹簧压缩一段距离，由静止释放小球，小球在点以水平向右的初速度做平抛运动，落到或平面上，用刻度尺测出小球的落点与之间的距离为，多次做实验，获取数据，画出关系图像如图乙所示，画出的关系图像如图丙所示，重力加速度为g，回答下列问题。 (1)图________（选填“乙”或“丙”）说明小球落在斜面上；图丙对应小球平抛运动的时间________（选填“是”或“不是”）定值； (2)若图乙和图丙的斜率分别为和，则的正切值为________，、两点的高度差为________。 8．在“探究平抛运动的特点”实验中，某学习小组用如图甲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。钢球沿斜槽轨道滑下后从点飞出，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，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。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_____；（多选，填写正确答案标号） A．斜槽轨道光滑 B．斜槽轨道末段水平 C．每次从斜槽上相同位置无初速度释放钢球 D．图中挡板每次必须等间距下移 (2)如图乙所示，在描出的轨迹上取三点，和的水平间距相等且均为，竖直间距分别是和，若点是抛出点，，取，则钢球平抛的初速度大小为_____（结果保留2位有效数字） (3)如图乙所示，若点不是抛出点，以点为坐标原点，沿水平和竖直方向建立平面直角坐标系，在描出的轨迹上取三点，和的水平间距相等且均为，竖直间距和，取。则抛出点的坐标为_____（已知轴、轴坐标单位均为）。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．(1)初速度相同 (2)1.5 【详解】（1）当每次让小球从同一位置由静止释放时，小球克服斜槽阻力做功相同，可知，该操作的目的是为了每次平抛的初速度相同。 （2）小球水平方向做匀速直线运动，则有 小球竖直方向做自由落体运动，根据相邻相等时间内位移差规律有 解得 2．(1)BC (2)见解析 (3)水平位移的平方 【详解】（1）A．只要保证小球每次从斜槽同一位置由静止释放，就能保证每次平抛初速度相同，斜槽不需要光滑，A错误； B．斜槽末端调整水平，才能保证小球抛出时初速度水平，做平抛运动，B正确； C．平抛运动在竖直平面内，需要通过重垂线调整记录面板，使其处于竖直平面内，保证轨迹记录准确，C正确； D．记录多个轨迹点即可，接球挡板不需要等距离下移，D错误。 故选BC。 （2）用平滑曲线连接所有轨迹点，使曲线尽可能经过多数点，偏差较大的点分布在曲线两侧，本题直接平滑连接四个迹点，得到过原点的抛物线即可。如下图所示 （3）根据平抛运动规律： 水平方向匀速 竖直方向匀加速 联立可得，因此竖直位移与水平位移的平方成正比。 【点睛】 3．(1)BD (2) 球心 需要 (3) 0.10 1.5 【详解】（1）A．斜槽轨道不一定要光滑，只要到达底端时的速度相等即可，A错误； B．斜槽轨道末段水平，从而保证小球能做平抛运动，B正确； C．挡板高度不一定等间距变化，C错误； D．每次从斜槽上相同的位置由静止释放，以保证钢球到达底端时的速度相等，D正确； E．为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该舍掉误差较大的点，然后用一条平滑曲线连接各点，E错误。 故选BD。 （2）[1]小球在运动中记录下的是其球心的位置，故抛出点也应是小球静置于点时球心的位置，故应以球心在白纸上的位置为坐标原点； [2]小球在竖直方向为自由落体运动，故轴必须保证与重锤线平行。 （3）[1]由图可知 由于水平方向为匀速直线运动，因此段和段用时相同，设为，在竖直方向上，根据 可解得 [2]小球做平抛运动的初速度为 4．(1)BC (2)A 【详解】（1）A．该实验中两球的质量不一定要相等，A错误； B．两球在竖直方向的运动完全相同，则两球应同时落地，B正确； C．为了得到普遍规律，则应改变装置的高度，多次实验，C正确； D．实验只能说明A球在竖直方向做自由落体运动，不能说明A球在水平方向上做匀速直线运动，D错误。 故选BC。 （2）平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，这三段水平位移相等，所以时间相等，在竖直方向上做自由落体运动，相邻的相等时间内的位移之差是个定值，则有 解得 故选A。 5．(1)CD (2)C (3)1 【详解】（1）AC．为了保证每次小球抛出的速度相同，实验时，让小球每次都从同一位置由静止开始滚下，但斜槽不需要光滑，故A错误，C正确； B．为了减小空气阻力的影响，应使用密度大、体积小的钢球，故B错误； D．为了减小误差，应尽可能记录多个痕迹点，故D正确。 故选CD。 （2）该实验中坐标原点O的位置，应该在小球在斜槽末端时球心的水平投影点。 故选C。 （3）竖直方向有 解得 水平方向 解得小球平抛的初速度大小为 6．(1)D (2)BC (3)1.5 【详解】（1）为减小空气阻力对实验的影响，应选择质量大、体积小的实心小铁球。 故选D。 （2）改变H大小，重复实验，a、b始终同时落地，说明两小球在空中运动的时间相等，进一步说明a小球在竖直方向的分运动与b小球的运动相同。 故选BC。 （3）竖直方向由匀变速直线运动的推论可得 解得 则小球的初速度为 7．(1) 乙 是 (2) 【详解】（1）[1]当小球落在斜面上，下落高度与水平距离满足 根据平抛运动规律有， 联立解得① 因此图乙说明小球落在斜面上； [2]当小球没有落在斜面上，令下落最大高度为，根据平抛运动规律，有， 推导出，② 不变，时间不变，因此图丙对应小球平抛运动的时间为定值。 （2）[1]由①式可知，图乙的斜率 推导得 [2]由②可知，图丙的斜率 推导出、两点的高度差 8．(1)BC (2)2.0 (3) 【详解】（1）AC.为了保证每次钢球抛出的速度相同，每次从斜槽上相同位置无初速度释放钢球但斜槽轨道不需要光滑，A错误，C正确； B.为了保证钢球抛出时的速度处于水平方向，斜槽轨道末段需要调节水平，B正确； D.挡板只要能记录下钢球在不同高度时的不同位置，故图中挡板每次不需要等间距下移，D错误。 故选BC。 （2）钢球做平抛运动，在竖直方向有 代入数据解得 在水平方向有 代入数据解得 （3）钢球做平抛运动，在竖直方向有 代入数据解得 在水平方向有 代入数据解得 根据匀变速直线运动一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，点在竖直方向的分速度为 所以钢球从抛出点到点的运动时间为 钢球从抛出点到点的水平距离为 钢球从抛出点到点的竖直距离为 所以抛出点的坐标为， 抛出点的坐标为。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $