第4章 实验5 探究平抛运动的特点 演练知能提升(教用Word)-【精微方案】2027年高考一轮总复习讲义·物理

**基本信息** 聚焦平抛运动实验的系统性训练，通过原理验证、数据处理、误差分析及创新方案，构建"实验操作-规律应用-方法迁移"的完整体系，培养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| |----|-----------|----------|----------| |基础实验原理|第1题|Δy=gT²求时间，x=v₀T算初速度|从运动分解（水平匀速/竖直匀加速）到实验数据处理| |分运动验证|第2题|双球同时落地验证竖直分运动独立性|平抛分运动与自由落体运动的等效性推导| |实验操作规范|第3题|斜槽末端水平、同位置释放、轨迹平滑连接|实验条件控制对结果准确性的影响逻辑| |创新方案设计|第4、5题|描迹法/水柱法测初速度，投影法分析轨迹|从传统实验到创新装置的方法迁移，强化模型建构|

1．在“研究平抛运动”的实验中，根据频闪照片得到小球的运动轨迹如图所示。a、b、c、d为连续拍照记录下的四个位置，其中a为抛出点。已知坐标纸上每个小正方形的边长为l，重力加速度为g。 (1)小球在水平方向做__________直线运动，竖直方向做__________直线运动(均选填“匀速”“匀加速”或“匀减速”)。 (2)小球做平抛运动的初速度大小为_________________________________________________________。 (3)实验中，为减小空气阻力对小球运动的影响，应采用________。 A．实心小铁球 B．空心小铁球 C．实心小木球 D．以上三种小球都可以 (4)在做“探究平抛运动”的实验时，让小球多次从同一高度释放并沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下列操作正确的有________。 A．调节斜槽的末端保持水平 B．每次释放小球的位置必须不同 C．每次必须由静止释放小球 D．记录小球位置用的木条(或凹槽)每次必须严格地等距离下降 E.小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相接触 F.将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线 解析：(1)由题图可知，小球在水平方向有xab＝xbc＝xcd＝3l，即在相等时间内通过的位移相等，因此小球在水平方向做匀速直线运动；小球在竖直方向有ycd－ybc＝ybc－yab＝2l，由匀变速直线运动的推论Δy＝gT2可知，小球在竖直方向做匀加速直线运动。 (2)由匀变速直线运动的推论Δy＝gT2可得T＝＝，小球做平抛运动的初速度大小v0＝＝。 (3)在研究平抛运动实验中，为减小空气阻力对小球运动的影响，应采用体积较小、质量较大的实心小铁球，故选A。 (4)在做“探究平抛运动”的实验时，要确保小球的初速度水平，且每次抛出的初速度要相同，则调节斜槽的末端保持水平，每次释放小球的位置必须相同，每次必须由静止释放小球，A、C正确，B错误；记录小球位置用的木条(或凹槽)每次不必严格地等距离下降，D错误；确保小球运动时不会受到摩擦力作用，则小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相接触，E正确；将球的位置记录在纸上后，取下纸，将点连成平滑的曲线，F错误。 答案：(1)匀速　匀加速　(2)　(3)A (4)ACE 2．(2026·吉林延边朝鲜族自治州模拟)图甲是某种“研究平抛运动”的实验装置，斜槽末端保持水平，且末端口N与小球Q离地面的高度均为H，实验时，当P小球从斜槽末端飞出与挡片相碰，电路立即断开，使电磁铁释放小球Q，发现两小球同时落地，改变H大小，重复实验，P、Q仍然同时落地，实验中不计空气阻力影响。 (1)该实验结果可表明________。 A．两小球落地速度的大小相同 B．P小球在水平方向的分运动是匀速直线运动 C．P小球在竖直方向的分运动是匀速直线运动 D．P小球在竖直方向的分运动与Q小球的运动相同 (2)若用一张印有小方格(小方格的边长为L)的纸记录P小球的轨迹，P以同一初速度平抛运动途中的几个位置如图乙中的a、b、c、d所示，重力加速度为g，根据图中情况可以判断，a点________(选填“是”或“不是”)小球P的平抛初始位置；小球P做平抛运动的初速度大小为________。 解析：(1)由于两小球同时落地，该实验结果可表明P小球在竖直方向的分运动与Q小球的运动相同，故选D。 (2)各点水平方向间距相等，则时间相等，竖直方向做自由落体运动，若a为初始点，则相等时间各点竖直位移之比为1∶3∶5…，由题图可知a不是初始点；竖直方向有2L－L＝gT2，水平方向有v0＝，解得v0＝2。 答案：(1)D　(2)不是　2 3．(2026·广东深圳市模拟)用如下实验装置进行“探究平抛运动的特点”实验，步骤如下。 (1)按照图甲安装实验装置，调节斜槽末端水平，并将一张白纸和复写纸固定在背板上。斜槽末端下方用细线悬挂重锤的作用是________。 A．判断仪器背板是否竖直 B．确定白纸上y轴的方向 C．利用重锤的惯性来保证实验装置稳定 (2)让小球静止在斜槽末端附近，用笔通过复写纸在白纸上描出球心投影点O1，描出槽口端点在白纸上的投影O2，描出过O2的竖直线与过O1水平线的交点O3。白纸上平抛轨迹的初始位置应是________(选填“O1”“O2”或“O3”)。 (3)让钢球从斜槽上某一高度滚下，落到水平挡板上，在白纸上留下印迹。 (4)上下调节挡板的位置，多次操作步骤(3)，并保证钢球在斜槽上的释放点________(选填“相同”“不同”或“随机”)。 (5)用平滑曲线把印迹连接起来，就得到钢球做平抛运动的轨迹，如图乙所示。轨迹上任意一点的坐标x、y应满足关系：y∝________(选填“x”“x2”或“”)。 解析：(1)重锤的作用是确保坐标轴的y轴为竖直方向或沿重锤方向描下y轴为竖直方向，即必须保证仪器背板竖直，故A、B正确；重锤的惯性无法保证实验装置稳定，故C错误。 (2)由题意知过O2的竖直线与过O1水平线的交点O3，即竖直方向与水平方向的交点恰好是小球抛出点在白纸上的投影点，白纸上平抛轨迹的初始位置应是O3。 (4)上下调节挡板的位置，多次操作步骤(3)，并保证钢球在斜槽上的释放点相同，这样才能保证每次平抛的初速度相同。 (5)根据平抛运动规律得x＝v0t，y＝gt2，消去t，可得x、y应满足关系为y＝x2，即满足y∝x2。 答案：(1)AB　(2)O3　(4)相同　(5)x2 4．(2026·云南昆明市模拟)实验小组根据平抛运动的规律，设计不同实验方案测量小球做平抛运动的初速度大小。 (1)他们利用如图甲所示的实验装置，用“描迹法”测量小球做平抛运动的初速度大小。 ①关于该实验，下列说法正确的是________。 A．斜槽轨道末端应保持水平 B．应想办法尽量减小小球与轨道之间的摩擦 C．每次应将小球从斜槽轨道上同一位置由静止释放 D．实验时，必须控制挡板高度等间距下降 ②该小组正确实验后，在方格纸上记录了小球在不同时刻的位置如图乙中a、b、c所示，建立如图乙所示的平面直角坐标系，y轴沿竖直方向，方格纸每一小格的边长为L，a、b、c三点的坐标分别为a(2L，2L)、b(4L，3L)、c(8L，8L)。小球从a点到b点所用时间为t1，b点到c点所用时间为t2，则＝________；在小球轨迹上取一个点d(图中未画出)，使得小球从b点到d点和从d点到c点的运动时间相等，则d点的纵坐标为________。 ③若L＝2.45 cm，当地重力加速度的大小为9.8 m/s2，则小球做平抛运动的初速度大小v0＝________m/s(计算结果保留2位有效数字)。 (2)该实验小组又设计一个新的方案，如图丙所示。O点处有一点光源，O点正前方d处竖直放置一块毛玻璃，将小球从O点垂直于毛玻璃水平抛出，在毛玻璃后方观察到小球在毛玻璃上的投影点P，利用频闪相机记录小球在毛玻璃上的投影点P的位置。可得到P沿毛玻璃下降的高度h随小球运动时间t变化的关系如图丁所示，若该图像斜率为k，重力加速度为g，则小球做平抛运动的初速度大小为________(用k、d和g表示)。 解析：(1)①为保证小球初速度水平，斜槽轨道末端应保持水平，故A正确；小球与轨道之间的摩擦对实验结果无影响，故B错误；为保证小球初速度相等，每次应将小球从斜槽轨道上同一位置由静止释放，故C正确；挡板高度不需要等间距下降，故D错误。 ②由题图乙可知＝，根据水平方向做匀速直线运动可知x＝v0t，则＝2；根据水平方向做匀速直线运动可知相邻两点的水平距离相等，竖直方向满足Δy＝ycd－ybd＝ybd－yab，设d点的纵坐标为yd，则8L－yd－(yd－3L)＝(yd－3L)－L，解得yd＝5L。 ③竖直方向有Δy＝gT2，水平方向有v0＝，解得v0＝0.98 m/s。 (2)根据平抛运动规律有x＝v0t，y＝gt2，＝，解得h＝t，则斜率k＝，解得v0＝。 答案：(1)①AC　②2　5L　③0.98　(2) 5．(2026·河南焦作市模拟)为了验证平抛运动规律，实验小组运用了水柱法。使用的器材是各种不同规格的矿泉水瓶、透明薄板和红色颜料水。如图1所示，在无盖的矿泉水瓶侧壁上钻小孔，堵住小孔并往矿泉水瓶里装红色颜料水，然后打开小孔，水平射出的水就会形成曲线状水柱。 (1)已知图1中左右两矿泉水瓶完全一样，左瓶装水多，右瓶装水少，下列叙述正确的有________。 A．射出水的初速度与侧孔下方水高有关 B．左瓶出水初速度大于右瓶出水初速度 C．射出水柱的水平距离一直保持不变 (2)为了分析水柱曲线特征，使用透明薄板和记号笔描绘水柱曲线，下列说法正确的有________。 A．透明薄板要靠近水柱，让水柱在薄板上留下痕迹 B．透明薄板竖直放置且要靠近水柱又不能接触水柱 C．为了更好地描绘水柱，应选用瓶身半径更大的矿泉水瓶 D．为了更好地描绘水柱，侧孔开口越大越好 (3)实验小组描绘的部分水柱如图2所示，为了分析水柱曲线特征，水平方向建立了x轴，竖直方向建立了y轴，若实验小组确定了水柱曲线为抛物线，则该次实验出水初速度大小为________m/s(重力加速度g取10 m/s2，结果保留2位有效数字)。 解析：(1)射出水的初速度与侧孔上方水高有关，与下方水高无关，上方水高越大，射水初速度越大；上方水高会越来越小，出水初速度越来越小，水柱水平距离越来越小。 (2)为了描绘水柱，透明薄板竖直放置且要靠近水柱又不能接触水柱，选用瓶身半径越大，上方水高下降越慢，出水初速度变化越慢，水柱形状越稳定，有利于描绘水柱，侧孔开口口径越大，上方水高下降越快，水柱越不稳定。 (3)由xbc＝xab＝v0T，ybc－yab＝gT2，代入数据可计算得到v0＝2.0 m/s。 答案：(1)B　(2)BC　(3)2.0 学科网（北京）股份有限公司 $