第4章 实验五 探究平抛运动的特点(教师用书Word)-【高考领航】2027年高考物理大一轮复习学案

该高中物理高考复习讲义聚焦“探究平抛运动的特点”实验专题，涵盖实验原理、操作规范、数据处理及误差分析等核心考点，按教材原型实验到拓展创新实验的逻辑层次展开，通过考点梳理、方法指导、真题训练等环节，帮助学生构建平抛运动实验的完整知识体系和解题思路。 讲义突出科学探究与科学思维的培养，如拓展实验中通过平移木板保证时间间隔相同，利用Δy-x²图像斜率求解初速度，强化模型建构与数据处理能力。设置基础巩固与创新应用分层练习，配合真题解析，助力学生高效突破难点，为教师把控复习节奏提供清晰指导。

实验五　探究平抛运动的特点 实验原理 操作要求 数据处理 1.调节：(1)斜槽末端水平；(2)固定白纸的平板竖直。 2.确定平抛起点：将小球飞离斜槽末端时球心的位置描在白纸上。 3.操作：(1)每次都从同一位置由静止释放小球；(2)上下调节挡板，通过多次实验，在白纸上记录小球所经过的多个位置。 4.轨迹获取：用平滑曲线把白纸上各印迹连接起来 1.若原点O为抛出点：利用v0＝x 计算初速度。 2.若原点O不是抛出点：在曲线上取A、B、C三点，使xAB＝xBC＝x，则相邻两点时间间隔T内竖直方向有Δy＝gT2，水平方向v0T＝x，解得 v0＝x 注意：实验过程中木板不能移动 注意事项 1.固定斜槽时，要保证斜槽末端的切线水平，保证小球的初速度沿水平方向。 2.固定木板时，木板必须处在竖直平面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直。 3.为保证小球每次都从斜槽上的同一位置由静止释放，可在斜槽上某一位置固定一个挡板。 4.坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在木板上的投影点。 5.计算小球的初速度时，应选距抛出点稍远一些的点为宜，以便于测量和计算 误差分析 1.安装斜槽时，其末端切线不水平，导致小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 考点一　教材原型实验 　(2024·河北卷，11节选)图1为探究平抛运动特点的装置，其斜槽位置固定且末端水平，固定坐标纸的背板处于竖直面内，钢球在斜槽中从某一高度滚下，从末端飞出，落在倾斜的挡板上挤压复写纸，在坐标纸上留下印迹。某同学利用此装置通过多次释放钢球，得到了如图2所示的印迹，坐标纸的y轴对应竖直方向，坐标原点对应平抛起点。 图1 (1)每次由静止释放钢球时，钢球在斜槽上的高度________(填“相同”或“不同”)。 (2)在坐标纸中描绘出钢球做平抛运动的轨迹。 图2 (3)根据轨迹，求得钢球做平抛运动的初速度大小为________m/s(当地重力加速度g为9.8 m/s2，保留2位有效数字)。 解析：(1)探究平抛运动特点的实验中，要使钢球到达斜槽末端的速度相同，则每次由静止释放钢球时，钢球在斜槽上的高度相同。 (2)用平滑曲线连接坐标纸上的点，即为钢球做平抛运动的轨迹，作图时应使尽可能多的点在图线上，不在图线上的点均匀分布在图线两侧，如图所示。 (3)根据平抛运动规律有x＝v0t、y＝gt2，联立可得v0＝，在轨迹图线上选取一点(8 cm，6 cm)，代入数据可得v0≈0.72 m/s。 答案：(1)相同　(2)见解析图 (3)0.72(0.67～0.77均可) 　(2025·四川绵阳三诊)在“探究平抛运动的特点”实验中：同学们进行了如下几组实验： (1)如图甲所示，实验一：保持仪器离地高度不变，用小锤打击弹性金属片，改变打击弹片的力度，发现A、B两球都同时落地。实验二：改变仪器离地高度、再用小锤打击弹性金属片，发现A、B两球仍然都同时落地。关于这两个实验的分析，正确的是(　　) 甲　　　　　　　　乙 丙　　　　　　　丁 A．实验一说明：平抛运动水平初速度大小不影响空中运动时间 B．实验二说明：平抛运动水平初速度大小不影响空中运动时间 C．两个实验都说明：平抛运动沿水平方向的分运动是匀速直线运动 D．两个实验都说明：平抛运动沿竖直方向的分运动与自由落体运动相同 (2)(多选)用如图乙所示的实验装置描绘平抛运动的轨迹，下列操作正确的是(　　) A．安装装置时要使平抛轨道的抛射端处于水平位置 B．建立坐标系的原点位置要在小球中心离开轨道处 C．每次向下移动接球挡板的高度变化必须相等 D．在描绘某一平抛运动轨迹时，定位板的位置可以不同 (3)同学们用二维运动传感器得到比较精确的平抛运动轨迹，并在坐标纸上建立了如图丙所示的坐标系，坐标纸的每小格边长为L0，a、b、c是轨迹上的三个点，当地重力加速度为g。 ①钢球离开轨道时速度v0＝________(用L0或g表示)。 ②测得轨迹上多个点的坐标值(x，y)，并在图丁所示的y-x2坐标系中描点连线，得到一条过坐标原点的直线。这说明测得的轨迹________(选填“是”或“不是”)抛物线。测得图丁中直线斜率为k，则k与L0之间的关系是__________。 解析：(1)实验一高度相同时即使初速度不同两球也会同时落地，说明平抛运动水平初速度大小不影响空中运动时间，选项A正确；实验二高度不同时，两球仍能同时落地，只能说明两球竖直方向的运动相同，不能说明水平速度不影响小球运动的时间，选项B错误；两个实验都没有说明平抛运动沿水平方向的分运动是匀速直线运动。由于实验一没有改变高度，具有偶然性，不能说明竖直方向为自由落体运动，实验二改变高度后，总是同时落地才说明竖直方向上是自由落体运动，CD错误。 (2)安装装置时要使平抛轨道的抛射端处于水平位置，以保证小球做平抛运动，选项A正确；建立坐标系的原点位置要在小球在轨道末端时球心在竖直木板的投影位置，即要在小球中心离开轨道处位置，选项B正确；每次向下移动接球挡板的高度变化不一定必须相等，选项C错误；在描绘同一平抛运动轨迹时，定位板的位置必须相同，选项D错误。 (3)①竖直方向有Δy＝2L0＝gT2 水平方向有3L0＝v0T。 解得v0＝3。 ②根据平抛运动规律有x＝v0t，y＝gt2 结合几何关系，变形整理得y＝x2 在图丁所示的y-x2坐标系中描点连线，得到一条过坐标原点的直线，这说明测得的轨迹是抛物线。图像的斜率为k＝，解得9kL0＝1。 答案：(1)A　(2)AB　(3)①3 　②是　9kL0＝1 考点二　拓展创新实验 　 在做“探究平抛运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻所通过的位置，实验时用如图1所示的装置。 图1　　　　　　　　　图2 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x，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．再将木板水平向右平移同样距离x，让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C。 若测得x＝20 cm，A、B间距离y1＝15 cm，B、C间距离y2＝25 cm，已知当地的重力加速度g取10 m/s2 (1)根据上述直接测量的量和已知的物理量可以计算出小球做平抛运动的初速度大小v0＝____________m/s。 (2)关于该实验，下列说法中不正确的是______ 。 A．斜槽轨道不一定光滑 B．每次释放小球的位置必须相同 C．每次小球均需由静止释放 D．小球的初速度可通过测量小球的释放点与抛出点之间的高度h，再由机械能守恒定律求出 (3)另外一位同学根据测量出的不同x情况下的y1和y2，令Δy＝y2－y1，并描绘出了如图2所示的Δy-x2图像，若已知图线的斜率为k，则小球做平抛运动的初速度大小v0与k的关系式为________。 解析：(1)小球在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动，所以Δy＝y2－y1＝gt2，解得t＝0.1 s，故小球做平抛运动的初速度大小为v0＝m/s＝2 m/s。 (2)实验中需要小球每次做平抛运动的轨迹相同，即从斜槽末端抛出时的初速度相同，所以每次释放小球的位置必须相同，且每次小球均需由静止释放，而斜槽轨道并不一定要光滑，故A、B、C正确；由于斜槽不可能完全光滑，且存在空气阻力，所以不能由机械能守恒定律求解小球的初速度，故D错误。 (3)根据(1)题分析可知x＝v0t＝v0，整理得Δy＝x2，所以k＝，解得v0＝ 。 答案：(1)2　(2)D　(3)v0＝ (1)实验方法创新：“将木板水平向右平移同样距离x”，这样保证了A、B、C三点之间的时间间隔相同。 (2)数据处理创新：利用Δy-x2图像中图线的斜率k＝，求解小球的初速度。 ————————————————————— 　(2026·河北邯郸模拟)某学习小组设计了一个探究平抛运动特点的实验装置，在平抛起始点O的正前方放一粘有刻度尺的竖直毛玻璃。将小球从O点正对毛玻璃水平抛出，用光源照射小球，毛玻璃上会出现小球的投影。在毛玻璃正右侧，用频闪相机记录小球在毛玻璃上影子的位置。如图甲，在O点左侧用与初速度平行的光照射，得到如图乙的照片；如图丙，将一个点光源放在O点照射，重新实验，得到如图丁的照片。已知频闪相机的周期为0.04 s，O点到玻璃的距离d＝2.0 m，两次实验小球抛出时的初速度相等。根据上述实验完成下列问题： 甲　　　　　　　　　　　　乙 丙　　　　　　　　　　　　丁 (1)由图乙的数据得，小球的加速度大小为________m/s2，表明小球在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动。(结果保留3位有效数字) (2)由图丁可知，丙中小球在玻璃上的影子做__________运动(选填“匀速直线”或“匀加速直 线”)，影子的速度大小为________m/s(结果保留3位有效数字)。 (3)结合图乙、图丙数据，小球平抛的初速度大小为________m/s。(结果保留3位有效数字) 解析：(1)若用平行光照射，则球在毛玻璃上的投影即对应小球竖直方向上的位移，由Δh＝gT2及逐差法可得g＝ m/s2＝9.69 m/s2。 (2)由图丁可知，丙中小球在玻璃上的影子做匀速直线运动。影子的速度为v1＝ m/s＝1.00 m/s。 (3)设小球在毛玻璃上的投影点与初始投影点的距离NB＝Y，如图所示，则经过时间t后小球运动的水平位移为x0＝v0t，竖直位移为y0＝gt2，由相似三角形得，则有Y＝t，可知＝v1，解得v0＝9.69 m/s。 答案：(1)9.70(9.69～9.71均可)　(2)匀速直线　1.00　(3)9.70(9.69～9.71均可) (1)实验原理创新：平抛运动特点＋点光源投影点，计算平抛初速度。 (2)实验器材创新：刻度尺＋平行光＋频闪相机，获得小球竖直方向的位移；频闪相机显示一次平抛多个等时点。 ————————————————————— 学科网（北京）股份有限公司 $