第3讲　实验5：探究平抛运动的特点 专项训练 -2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 聚焦平抛运动实验的操作规范、原理验证与数据处理，通过分层题型构建“实验操作-规律探究-误差分析”的完整方法体系，强化科学探究与科学思维素养。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |实验操作|2（题1、5(1)(2)）|斜槽末端水平调节、坐标原点定位（球心）|从实验规范到运动模型建构| |原理验证|2（题2、4(1)）|分运动独立性验证（水平匀速、竖直自由落体）|基于运动合成与分解的推理| |数据处理|3（题3、5(2)②、6(5)(6)）|利用x=v₀t、y=½gt²及逐差法求v₀|运动学公式在平抛模型中的应用| |误差分析|1（题6(7)）|空气阻力等对实验结果的影响评估|科学论证与质疑创新能力培养|

第3讲　实验5:探究平抛运动的特点 (分值:50分) 1.(6分)(2025广东深圳期末)用如图所示的装置完成“探究平抛运动的特点”实验。 (1)为了能较准确地描绘出小球的运动轨迹,必要的操作或条件是　　　　。  A.挡板竖直方向等间距移动 B.斜槽轨道必须是光滑的 C.斜槽末端必须调为水平 (2)为了准确描绘小球运动轨迹,需要建立直角坐标系,对于坐标原点O的定位正确的是　 。  2.(9分)用如图甲、乙所示的两种装置来分析平抛运动。 (1)图甲中用小锤击打弹性金属片H,球A沿水平方向飞出后做平抛运动,与此同时,与球A相同的球B被松开做自由落体运动;改变实验装置离地面的高度,多次实验,两球总是　　　　　　(选填“同时”“A先B后”或“B先A后”)落地,这说明做平抛运动的球A在竖直方向上做　　　　　(选填“自由落体运动”或“竖直下抛运动”)。  (2)图乙中,M、N是两个完全相同的轨道,轨道末端都与水平方向相切,其中,轨道N的末端与光滑水平面相切,轨道M通过支架固定在轨道N的正上方。将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上,同时切断电源,使两球以相同的初速度v0同时通过轨道M、N的末端,发现两球　　　　　(选填“同时”或“先后”)到达E处,发生碰撞。改变轨道M在轨道N上方的高度,再进行实验,结果两球也总是发生碰撞,这说明做平抛运动的P球在水平方向上的运动情况与Q球　　　　(选填“相同”或“不同”),为　　　　　　(选填“匀速直线运动”或“匀加速直线运动”)。  3.(6分)(2025广东广州一模)一同学在做“平抛运动”实验中采用了如下方法:如图所示,斜槽末端的正下方为O点,底板水平。用一块平木板附上复写纸和白纸,竖直立于正对槽口前的O1处,使小球从斜槽上某一位置由静止滚下,小球撞在木板上留下痕迹A。将木板向后平移至O2处,再使小球从斜槽上同一位置由静止滚下,小球撞在木板上留下痕迹B。O、O1间的距离为x1,O、O2间的距离为x2,A、B间的高度差为y。则小球抛出时的初速度v0为　　　　　。  4.(9分)(2025广东深圳阶段练习)利用单摆验证小球做平抛运动的规律,设计方案如图甲所示,在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断;MN为水平木板,已知悬线长为L,悬点到木板的距离OO'=h(h>L)。 (1)电热丝P必须放在悬点正下方的理由是  　。  (2)将小球向左拉起后自由释放,最后小球落到木板上的C点,O'C=s,则小球做平抛运动的初速度为v0=　　　　　。(用题中所给物理量表示)  (3)在其他条件不变的情况下,若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角θ,小球落点与O'点的水平距离s将随之改变,经多次实验,以s2为纵坐标、cos θ为横坐标,得到如图乙所示图像。则当θ=60°时,s为　　　 m;若悬线长L=1.0 m,悬点到木板间的距离OO'为　　　　　　 m。 5.(10分)(2025广东惠州模拟)用如图甲所示的实验装置研究物体的平抛运动。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,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。上下移动水平挡板MN到合适的位置,重新释放钢球,如此重复,白纸上将留下一系列的痕迹点。 (1)为使小球能水平抛出,必须调整斜槽,使其末端的切线成水平方向,检查切线是否水平的方法是　　　　　　　　　　　　　　。  (2)为定量研究钢球的平抛运动,建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。①取平抛运动的起始点为坐标原点,将钢球静置于斜槽末端Q点,钢球的　　　　　　(选填“最上端”“最下端”或“球心”)对应白纸上的位置即为原点;在确定y轴时　　　　　　(选填“需要”或“不需要”)y轴与铅垂线平行。  ②若遗漏记录平抛轨迹的起始点,也可按下述方法处理数据:在如图乙所示的轨迹上取A、B、C三点,测得AB和BC的水平间距均为x,AB和BC的竖直间距分别是y1和y2,已知当地重力加速度为g,可求得钢球平抛的初速度大小为　　　　(用字母x、y1、y2和g表示)。  6.(10分)(2026广东汕头模拟)某同学用平抛运动规律来测量木制小球从玩具轨道顶部滚落到水平底部时的速度。装置图如图甲所示,需要用到的器材有:新买的学习桌、配送的气泡水平仪、包装用的快递盒(瓦楞纸板)和刻度尺。实验步骤如下: (1)将桌子边缘与地板纹路平行,轨道底部与桌子边缘对齐。 (2)利用气泡水平仪将桌面调至水平。通过查阅说明书,该同学知道气泡在水平仪中总保持在最高位置,当气泡处于参考线内时,安装面达到水平。将水平仪贴近桌子边缘,俯视图如图乙所示,右侧气泡不在参考线内,此时应该将　　　　(选填“1号”“2号”“3号”或“4号”)两个桌脚适当垫高。  (3)把瓦楞纸板固定在架子上,调节好架子让瓦楞纸板正对轨道固定在水平地面上;将小球沾上墨水,并记录小球在轨道开始下滑的位置为O点,静止释放小球,小球飞出后在瓦楞纸板留下痕迹。 (4)将瓦楞纸板往远离桌子方向平行移动距离D,并固定,　　　　　　　　(填写操作步骤),重复此步骤4次,瓦楞纸板留下点迹如图丙所示。  (5)用刻度尺测量AB、BC、CD之间的距离y1=16.87 cm、y2=28.97 cm、y3=41.07 cm,重力加速度g取10 m/s2,则相邻两次实验小球在空中运动的时间之差为T=　　　　(结果保留2位有效数字)。  (6)用刻度尺测量瓦楞纸板每次平行移动的距离D=12.0 cm,则小球从轨道底部水平飞出的速度v0=　　　　　　 m/s(结果保留3位有效数字)。  (7)完成实验后,该同学对实验进行评价反思,可能引起误差的原因有　　　　。  A.未测量水平轨道底部离桌面高度 B.瓦楞纸板厚度不可忽略 C.小球下落过程中有空气阻力 答案： 1.答案 (1)C　(2)B 解析 (1)挡板每次不需要间距下移,故A错误;斜槽轨道不需要光滑,小球每次需要从斜槽上同一位置释放,即可保证小球每次抛出时的速度相同,故B错误;为了保证小球抛出时的速度处于水平方向,斜槽轨道末端必须水平,故C正确;故选C。 (2)应选择小球球心的位置作为坐标原点。故选B。 2.答案 (1)同时　自由落体运动　(2)同时　相同　匀速直线运动 解析 (1)与球A相同的球B被松开做自由落体运动,改变实验装置离地面的高度,多次实验,两球总是同时落地,说明做平抛运动的球A在竖直方向上的运动情况与球B相同,为自由落体运动。 (2)两球以相同的初速度v0同时通过轨道M、N的末端,发现两球同时到达E处,发生碰撞。改变轨道M在轨道N上方的高度,再进行实验,结果两球也总是发生碰撞,这说明做平抛运动的P球在水平方向上的运动情况与Q球相同,为匀速直线运动。 3.答案 解析 根据平抛运动得y1=,x1=v0t1,y2=,x2=v0t2,整理得y2-y1=y,联立解得v0=。 4.答案 (1)保证小球沿水平方向抛出　(2)s　(3)1　1.5 解析 (1)本实验要验证小球做平抛运动的规律,则小球抛出的初速度只能沿水平方向,由于在烧断细线前小球做圆周运动,速度方向沿切线方向,而只有在悬点正下方时,小球的速度才沿水平方向,所以电热丝P放在悬点正下方是为了保证小球沿水平方向抛出。 (2)由于小球做平抛运动,在水平方向有s=v0t,在竖直方向有h-L=gt2,得v0=s。 (3)由图乙可知,当θ=60°时,cos θ=,此时s为1 m。改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角θ时,小球做平抛运动的初速度为v,则有mgL(1-cos θ)=mv2,则小球在水平方向的位移s=vt,联立可得s2=4L(h-L)(1-cos θ),由图乙可知,当cos θ=0时,s2=2 m2,则有2 m2=4L(h-L),当L=1 m时,得h=1.5 m。 5.答案 (1)将小球放置在斜槽末端,看其是否能保持静止　(2)球心　需要　x 解析 (1)将小球放置在斜槽末端,能保持静止(或既不向里滚,也不向外滚),则说明斜槽末端切线水平。 (2)①小球在运动过程中记录下的是其球心的位置,故其抛出点也应是小球静置于Q点时球心的位置,故应以球心在白纸上的位置为坐标原点。小球在竖直方向为自由落体运动,故需要y轴与铅垂线平行。 ②平抛运动竖直方向分运动为匀变速直线运动,根据匀变速运动推论y2-y1=gT2,解得T=,平抛运动水平方向分运动为匀速直线运动,根据匀速直线运动公式x=v0T,解得v0=x。 6.答案 (2)1号、4号　(4)小球从O点由静止开始下滑　(5)0.11 s　(6)1.09　(7)C 解析 (2)由题图乙可知气泡偏右,说明桌子左侧低,应该将1号、4号桌脚适当垫高。 (4)实验中应保持平抛运动的初速度不变,需要小球从O点由静止开始下滑。 (5)相邻两次实验小球在空中运动的时间之差为y2-y1=gT2,解得T=0.11 s。 (6)小球从轨道底部水平飞出的速度为v0= m/s=1.09 m/s。 (7)未测量水平轨道底部离桌面高度,不影响小球竖直位移,故A错误;瓦楞纸板厚度不影响水平位移,可忽略,故B错误;小球下落过程中有空气阻力,影响水平位移和竖直位移,故C正确。 6 学科网（北京）股份有限公司 $