5.3 实验：探究平抛运动的特点 导学案-2026-2027学年高一下学期物理人教版必修第二册

该高中物理导学案聚焦“探究平抛运动的特点”，引导学生理解平抛运动概念，掌握运动分解方法，通过飞镖投掷情境提问，衔接运动学知识，为实验探究搭建从生活实例到物理规律的学习支架。 资料以双实验方案（频闪照相法、分步研究法）为核心，注重实验设计与数据处理，结合例题强化科学推理，通过轨迹描绘和分运动分析培养模型建构能力，助力学生形成运动和相互作用观念，提升科学探究素养。

5.3 实验：探究平抛运动的特点 [学习目标]　 1.知道抛体运动、平抛运动的概念。会用运动分解的方法研究平抛运动。 2.会设计实验探究平抛运动两个分运动的特点，并描绘出平抛运动的轨迹。（重难点） 3.通过探究平抛运动的特点的实验，获取探究中处理数据的方法。 【导学】 1．如图所示，一人正练习投掷飞镖，不计空气阻力。请思考： (1)飞镖投出后做什么运动，加速度的大小和方向如何？ (2)飞镖的运动是一种怎样的运动？ 【知识整理】 2. 平抛运动 （1）定义 将物体以一定的初速度沿________抛出，物体只在________作用下所做的运动。 （2）性质 加速度为________的匀变速曲线运动，轨迹是________。 （3）条件：，沿________；只受________作用。 3. 实验思路 (1)思路：把复杂的曲线运动分解为不同方向上两个相对简单的___________运动。 (2)平抛运动的分解方法：由于物体是沿着水平方向抛出的，在运动过程中只受到竖直向下的___________作用，可尝试将平抛运动分解为___________方向的分运动和___________方向的分运动。 4. 实验原理 用频闪照相的方法或研究平抛运动的实验装置得出小球做平抛运动的不同时刻的位置，用平滑曲线连接各位置，得到小球做平抛运动的轨迹。以小球平抛的起点为坐标原点，沿水平方向和竖直向下的方向建立直角坐标系，根据各点坐标数据研究小球在水平方向和竖直方向的运动规律。 5.实验步骤 方案一：频闪照相法 （1）如图甲所示是一个小球做平抛运动时的频闪照片。选第一个小球球心为原点建立坐标系，可每3个小球(不计初始位置的球)取1个小球测量相对应的横坐标和纵坐标，如图乙所示。 O A B C 横坐标 0 x1 x2 x3 纵坐标 0 y1 y2 y3 （2）根据频闪照相的特点可知，若频闪周期为T，则每相邻两球的时间间隔相等，都是T，即图中OA、AB、BC对应的时间间隔就是 。 （3）将所测的数据填入表格，分析小球水平方向分运动和竖直方向分运动的特点。 （4）数据处理 a.水平方向：数据满足x1＝x2－x1＝x3－x2＝…，则说明小球在水平方向做 运动。 b.竖直方向：根据坐标计算每一段时间间隔内的位移，然后计算出相邻相等时间内的位移差，若相等，则说明小球在竖直方向上做匀加速直线运动，由于竖直方向小球只受重力作用，加速度为g。如果O点是平抛运动轨迹的初始点，则竖直方向初速度为0，小球在竖直方向做 运动。 【例题】 6．某实验小组用如图甲所示的装置研究平抛运动及其特点，实验操作如下：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开下落。 （1）实验中的现象是小球A、B同时落地，说明___________________________。 （2）实验小组接着利用频闪照相机得到小球做平抛运动的局部照片（如图乙，其中每个小格宽度一致）。根据照片上小格宽度与实际宽度的比例关系，测得，，，，已知频闪照相机的闪光周期。 （3）经测量发现，每经过一个闪光周期，小球在水平方向运动的位移均相等，说明___________________。 （4）根据以上信息，可求得小球的水平速度大小______（结果保留两位有效数字），当地重力加速度______（结果保留三位有效数字）。 7. 实验步骤 方案二：分步研究水平和竖直两个方向的分运动规律 步骤1：探究平抛运动竖直分运动的特点 （1）在如图所示的实验中，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做 运动；同时B球被释放，自由下落，做 运动。观察两球的运动轨迹，比较它们落地时间的先后。 （2）分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，即改变A球的初速度，多次重复这个实验，记录实验现象。 （3）结论：发现两球仍 落地，说明平抛运动在竖直方向的分运动为 运动。 步骤2：探究平抛运动水平分运动的特点 装置和实验 （1）如图所示，安装实验装置，使斜槽M末端_________，使固定的背板竖直，并将一张白纸和复写纸固定在背板上，N为水平放置的可上下调节的倾斜挡板。 （2）让钢球从斜槽上某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动，使小球的轨迹与背板平行。钢球落到倾斜的挡板N上，挤压复写纸，在白纸上留下印迹。 （3）上下调节挡板N，进行多次实验，每次使钢球从斜槽上_________ (选填“同一”或“不同”)位置由静止滚下，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。 （4）以斜槽水平末端端口处小球球心在白纸上的投影点为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴。 （5）取下坐标纸，用平滑的曲线把这些印迹连接起来，得到钢球做平抛运动的轨迹。 （6）根据钢球在竖直方向是自由落体运动的特点，在轨迹上取竖直位移为y、4y、9y…的点，即各点之间的时间_________，测量这些点之间的水平位移，确定水平方向分运动特点。 （7）结论：平抛运动在相等时间内水平方向__________，平抛运动水平方向为__________。 【例题】 8．下列是有关平抛运动和圆周运动的两个实验。 (1)在“探究平抛运动特点”的实验中，下列做法错误的是________（填选项前的字母）。 A．斜槽轨道末端必须调至水平，以保证小球离开轨道时速度沿水平方向 B．为减小空气阻力影响，应选择体积小、质量大的钢球 C．借助重垂线确定竖直方向，以便准确测量竖直位移 D．每次释放小球的位置可以不同 E．每次实验必须由静止释放小球 (2)平抛运动规律分析 图甲为另一个实验装置示意图，图乙为某次实验的频闪照片，频闪周期为。 ①若测得小球A在竖直方向连续相等时间内的位移分别为、、，且满足，则可判断小球在竖直方向做________运动。 ②若测得小球A在一个频闪周期内水平位移为，则小球A的初速度大小为________。 9．某同学用图甲所示的装置做“探究平抛运动的特点”的实验 (1)（单选）下列实验条件必须满足的是_____________。 A．安装斜槽轨道，使其末端保持水平 B．斜槽轨道必须光滑 C．每次小球可从不同高度由静止释放 D．每次释放小球时的位置越高，实验效果越好 (2)在做定量研究实验时，该同学用方格纸记录了平抛小球经过的四个位置，如图乙所示，每个格的边长，重力加速度，则小球做平抛运动的初速度大小为__________结果保留两位有效数字），图中点________（填“是”或“不是”）小球做平抛运动的抛出点。 (3)实验小组结合某次实验时获得的各点到抛出点的水平距离竖直距离，作出图像如图丙中实线所示。若仅将小球的初速度减小，则得到的图像可能是图丙中的虚线___________（填“”“”“”或“”）。 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)平抛运动，加速度等于重力加速度，方向竖直向下。 (2)匀变速曲线运动。 2．（1） 水平方向 重力 （2） 重力加速度 抛物线 （3） 水平方向 重力 3. (1)直线 (2) 重力 水平 竖直 4. 略 5. 3T 匀速直线运动 自由落体 6． 平抛运动在竖直方向上做自由落体运动 平抛运动在水平方向上做匀速直线运动 0.74 9.76 【详解】（1）[1]实验中的现象是小球A、B同时落地，则A、B两球在竖直方向有相同的运动情景，说明平抛运动在竖直方向上做自由落体运动。 （3）[2]经测量发现，每经过一个闪光周期，小球在水平方向运动的位移均相等，说明平抛运动在水平方向上做匀速直线运动。 （4）[3]由图乙可知，水平方向有 可得小球的水平速度大小为 [4]竖直方向有 可得当地重力加速度为 7. 平抛 自由落体 同时 自由落体 水平 同一 相同 距离相等 匀速直线运动 8．(1)D (2) 匀加速直线 【详解】（1）A．斜槽轨道末端必须调至水平，以保证小球离开轨道时速度沿水平方向做平抛运动，故A正确不符合题意； B．为减小空气阻力影响，应选择体积小、质量大的钢球，故B正确不符合题意； C．借助重垂线确定竖直方向，以便准确测量竖直位移，故C正确不符合题意； D．为了保证小球每次平抛的初速度相同，每次释放小球的位置必须相同，故D错误符合题意； E．每次实验必须由同一位置静止释放小球，以保证小球到达轨道末端时初速度相同，故E正确不符合题意。 故选D。 （2）[1]若测得小球在竖直方向连续相等时间内的位移满足，即连续相等时间内的位移之差为常数，根据运动学推论可知，小球在竖直方向做匀加速直线运动。 [2]小球在一个频闪周期内水平方向做匀速直线运动，根据运动学公式有 解得小球的初速度大小为 9．(1)A (2) 1.5 是 (3) 【详解】（1）A．安装斜槽轨道，使其末端保持水平，以保证小球做平抛运动，故A正确； BC．需要保证小球抛出时的速度处于水平方向即可，不需要斜槽轨道光滑，需要每次小球从同一高度由静止释放，故BC错误； D．每次释放小球时的位置高度要适当，并非越高实验效果越好，故D错误。 故选A。 （2）[1]根据图乙可知，小球在水平方向有 竖直方向有 解得该小球做平抛运动的初速度大小 [2]根据图乙，竖直方向有 满足初速度为零的匀加速直线运动的规律，故可以确定点是小球做平抛运动的抛出点。 （3）根据平抛运动的规律有， 整理可得 若小球的初速度减小，则图像的斜率增大，获得的图像可能是图丙中的虚线。 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 $