第4章 实验五 探究平抛运动的特点(word教师用书)-【金版新学案】2027年高考物理高三总复习大一轮复习讲义（广东专版）

该高中物理高考复习讲义聚焦“探究平抛运动的特点”实验，围绕平抛运动的分解规律、实验操作规范、数据处理方法及误差分析等核心考点，按原理理解、操作实践、数据处理、真题应用的逻辑层次组织，通过考点梳理、方法指导（如两种初速度计算）、真题训练（教材原型与创新实验题）等环节，帮助学生系统突破实验难点。 讲义突出科学探究与科学思维培养，如在教材原型实验中引导学生用方格纸分析水平位移与竖直位移关系求初速度，在拓展创新实验中通过多次落点数据处理强化误差分析能力。设置基础巩固（原型题）、能力提升（创新题）分层练习，配合详细解析，保障复习效果，助力学生提升实验分析与问题解决能力，为教师把控复习节奏提供清晰教学路径。

实验五　探究平抛运动的特点 原理装置 操作要求 数据处理 将平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动，通过轨迹分析或对比实验验证其运动规律 1.安装、调整背板：将白纸放在复写纸下面，然后固定在装置背板上，用重垂线检查背板是否竖直。 2.安装、调整斜槽：将固定有斜槽的木板放在实验桌上，用平衡法检查斜槽末端是否水平。 3.描绘轨迹：小球在斜槽的同一位置由静止滚下，从斜槽末端飞出，落到倾斜的挡板上，挤压复写纸，会在白纸上留下印迹。取下白纸用平滑的曲线把这些印迹连接起来，就得到小球做平抛运动的轨迹。 计算平抛运动初速度两种情况 1.轨迹从抛出点(原点)开始 测出轨迹上任意一点到原点的水平位移x及竖直位移y，根据x＝v0t，y＝gt2，可得初速度v0＝x。 2.轨迹不从抛出点(原点)开始 如图乙所示，在轨迹上任取三点A、B、C，使A、B间与B、C间的水平距离相等。A、B间与B、C间所用时间相等，设为t，则hBC－hAB＝gt2，x＝v0t，联立可得初速度 v0＝x 注意事项 1.“水平”：斜槽末端的切线要水平。 2.“竖直”：木板必须处在竖直平面内。 3.“原点”：坐标原点为处于斜槽水平部分末端的小球球心在白纸上的投影点。 4.“同一位置”：小球每次都从斜槽的同一位置由静止释放 误差分析 1.斜槽末端没有调节成水平状态，导致平抛运动初速度未沿水平方向。 2.坐标原点不够精确。 3.空气阻力的存在，使小球的轨迹不是真正的平抛运动轨迹 类型一　教材原型实验 某兴趣小组利用斜槽和多个相同小球来研究平抛运动的特点，部分实验装置如图甲所示。 主要实验步骤如下： ①将斜槽固定在贴有正方形方格纸的木板旁，调节木板竖直(方格纸中的竖线也竖直)； ②依次将多个相同小球从斜槽上同一位置由静止释放； ③小球运动过程中，用手机对小球进行拍摄，选择满意的照片进行分析处理。某次实验所拍照片中同时出现了三个小球，如图乙所示。 (1)在该实验中，下列说法正确的是　　　　(填正确答案标号)。 A.斜槽末端切线水平 B.应选质量小、体积大的小球 C.图乙中的三个小球，小球A是最先释放的 D.小球尽可能从靠近斜槽的水平部分由静止释放 (2)已知该方格纸每小格的边长为10 cm，当地重力加速度大小g＝10 m/s2，忽略空气阻力，则小球做平抛运动的水平初速度v0＝　　　　m/s，图乙中小球B所在位置到斜槽末端的水平距离x0＝　　　　　m。(结果均保留2位有效数字) 答案：(1)A　(2)2.0　0.50 解析：(1)因为本实验研究平抛运动，所以斜槽末端切线必须水平，故A正确；小球体积大不利于确定位置，受到的空气阻力也会更大，故B错误；题图乙中的三个小球，小球C是最先释放的，故C错误；释放小球时，小球若离斜槽的水平部分太近，则离开斜槽的速度太小，将会导致实验误差增大，故D错误。 (2)小球在水平方向做匀速直线运动，故在题图乙中，由小球A运动到小球B所在位置所用的时间和由小球B运动到小球C所在位置所用的时间相等，设其为T，正方形小方格的边长L＝10 cm，则在竖直方向上，有3L－2L＝gT2，解得T＝0.1 s，在水平方向上，有2L＝v0T，解得v0＝2.0 m/s；设在小球B所在位置的竖直分速度为vy，则有vy＝＝2.5 m/s，由自由落体运动的公式有vy＝gt，解得t＝0.25 s，则小球B所在位置到斜槽末端的水平距离为x0＝v0t＝0.50 m。 (2025·广东省六校调研)两位同学采用不同的实验方案进行“探究平抛运动规律”的实验。重力加速度g取10 m/s2。 (1)甲同学采用图1所示的装置。用小锤击打弹性金属片，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。多次改变装置的高度，同时改变小锤打击的力度，两球仍然同时落地，这说明________。 A．a球竖直方向的分运动是自由落体运动 B．a球水平方向的分运动是匀速直线运动 C．a球运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动 (2)乙同学采用图2所示的装置。通过描点在坐标纸上记录下小球平抛运动中的三个位置A、B、C，但没有记录起点位置，如图3所示。已知坐标纸每小格的边长为5.0 cm，不计空气阻力，则时间间隔Δt＝________s，初速度v0＝________m/s。(结果均保留2位有效数字) (3)如图3建立平面直角坐标系，则小球抛出点的位置坐标x＝________cm，y＝________cm。(结果均保留1位小数) (4)若实验中把轨道末端记为坐标原点，水平方向为x轴，竖直方向为y轴，建立平面直角坐标系。记录小球平抛过程中的位置，将各位置用一条过原点的平滑曲线连接，测得曲线上某点坐标为(x0，y0)，根据该坐标值得到平抛运动的初速度，则该测量值和真实值相比________(选填“偏大”“相等”或“偏小”)。 答案：(1)A　(2)0.10　2.0　(3)－20.0　－5.0　(4)偏大 解析：(1)无论水平速度是多少，两个小球均同时落地，说明平抛运动竖直方向上是自由落体运动，A正确，B、C错误。 (2)在竖直方向上，根据Δy＝g(Δt)2，解得Δt＝＝0.10 s，小球做平抛运动的初速度v0＝＝2.0 m/s。 (3)B点竖直方向上的分速度vBy＝＝2.0 m/s，则小球从初始位置运动到B点的时间tB＝＝0.2 s，小球从初始位置运动到B点的水平位移xB＝v0tB＝0.40 m，竖直位移yB＝＝0.20 m，所以平抛运动的初位置的横坐标x＝(0.20－0.40)m＝－0.2 m＝－20.0 cm，纵坐标y＝(0.15－0.20)m＝－0.05 m＝－5.0 cm。 (4)小球平抛运动的抛出点应该在轨道末端上方距离为r(小球的半径)处，用v0＝x0 计算初速度时，y0取值偏小，故初速度测量值偏大。 类型二　拓展创新实验 某同学学习了平抛运动知识后，尝试利用平抛运动的知识测量家里的弹射器射出弹丸的速度。该同学准备了白纸、米尺、复写纸、支架等材料。实验时，先将白纸和复写纸固定在墙上，并用支架将弹射器固定好，装置如图甲所示。接着压缩弹射器朝墙壁发射弹丸，弹丸通过碰撞复写纸，在白纸上留下落点位置。随后将弹射器沿垂直于墙面方向远离墙壁移动，每次移动的距离为0.2 m。通过几次重复实验，挑了一张有4个连续落点痕迹的白纸，如图乙所示。已知重力加速度g＝10 m/s2。 (1)下列实验步骤必要的是　　　　。 A.在安装时，必须确保弹射器水平放置 B.为了减小实验误差，应选用体积小、密度大的弹丸 C.每次必须将弹簧压缩至相同位置释放弹丸 D.第一次实验时，需要测量弹射器开口到墙壁的距离 (2)根据测量的数据，可知弹丸离开弹射器的速度大小为　　　　m/s，弹丸打到C点时的速度大小为　　　　m/s。(所有计算结果均保留2位有效数字) 答案：(1)ABC　 (2)2.0　 2.8 解析：(1)要保证每次弹丸都做平抛运动，则必须确保弹射器水平放置，故A符合题意；为了减小实验误差，应选用体积小、密度大的弹丸，故B符合题意；为保证弹丸的初速度相同，每次必须将弹簧压缩至相同位置释放弹丸，故C符合题意；由实验原理可知，第一次实验时，不需要测量弹射器开口到墙壁的距离，故D不符合题意。 (2)由竖直方向上做自由落体运动，可知yBC－yAB＝gT2 解得点迹间的时间间隔为 T＝＝ s＝0.1 s 弹丸离开弹射器的速度大小为 v0＝＝ m/s＝2.0 m/s 弹丸刚要打到C点时竖直方向速度分量的大小为vCy＝＝ m/s＝2.0 m/s 弹丸打到C点时的速度大小为vC＝≈2.8 m/s。 (2026·江苏盐城模拟)某同学利用图甲所示装置测量当地重力加速度，在斜槽轨道的末端b处安装一个光电门，调节激光束与球心等高，实验中，让小球从斜槽上某位置a处无初速度释放，用手机拍摄小球做平抛运动的视频，得到分帧照片如图乙所示(相邻两帧之间的时间间隔相等)。 (1)关于本实验，下列说法正确的是　　　　。 A.斜槽轨道应尽量光滑 B.斜槽轨道末段需调校水平 C.实验时应先让小球抛出，再打开手机摄像功能 (2)该同学用游标卡尺测得小球的直径如图丙所示，则小球的直径d＝　　　　cm。 (3)在图乙中选取三个连续的小球位置A、B、C，测得AB、BC间实际水平距离均为x，AB、BC间实际高度差分别为h1、h2，另测得小球通过光电门的遮光时间为t，则小球从轨道末端抛出的速度v＝　　　　，当地重力加速度g＝　　　　　　　。(用所给物理量符号表示) (4)该同学在分帧照片中，以某位置为坐标原点，沿两个相互垂直的方向建立直角坐标系xOy，并测量出两个位置的坐标值，如图丁所示，若y轴与竖直方向存在一偏角，则该同学　　　　(选填“能”或“不能”)正确求出重力加速度，理由是 。 答案：(1)B　(2)1.450　(3)　 (4)能　见解析 解析：(1)本实验要保证小球在空中做平抛运动，故斜槽轨道末段需调校水平，斜槽轨道是否光滑对实验无影响，故A错误，B正确；实验时应先打开手机摄像功能，再让小球抛出，故C错误。 (2)小球的直径 d＝14 mm＋10×0.05 mm＝14.50 mm＝1.450 cm。 (3)根据光电门测速原理可得小球从轨道末端抛出的速度v＝。 小球在水平方向做匀速运动，由测得AB、BC间实际水平距离均为x，可知相邻两帧之间的时间间隔Δt＝＝，小球在竖直方向做自由落体运动，由AB、BC间实际高度差分别为h1、h2，可得h2－h1＝g(Δt)2，解得重力加速度g＝。 (4)若y轴与竖直方向存在一偏角，则小球沿x轴与y轴均做匀变速直线运动，可沿x轴与y轴，分别根据Δx＝gx(Δt)2，Δy＝gy(Δt)2，计算出重力加速度沿x轴与y轴分量gx、gy，利用运动的合成可求出g，则该同学能正确求出重力加速度。 学科网（北京）股份有限公司 $