第4章 实验五 探究平抛运动的特点-【优化探究】2027年高考物理一轮复习高考总复习配套课件（广东专版）

该高中物理高考复习课件聚焦“探究平抛运动的特点”实验专题，依据高考评价体系梳理了实验原理、操作规范、数据处理及误差分析等核心考点，通过归纳教材原型实验与创新设计题型，明确实验操作（如斜槽末端水平调节）、轨迹分析（y-x²图线应用）等高频考查方向，构建系统备考框架。 课件亮点在于“真题情境+素养导向”的复习策略，如通过典例2中y-x²图线斜率推导初速度，培养科学思维中的科学推理能力，结合手机传感器、未知星球平抛等创新实验案例，提升科学探究素养。特设误差分析（斜槽未水平等）与应试技巧指导，助力学生掌握实验题得分要点，教师可据此精准开展专题复习，高效提升备考质量。

第四章　抛体运动与圆周运动 实验五　探究平抛运动的特点 实验技能　梳理必备知识 实验要点　强化关键能力 内容索引 实验技能　梳理必备知识 一 4 基本实验要求 1.实验原理 (1)在同一高度将A球水平抛出的同时由静止释放B球,两球同时落地,说明平抛运动的竖直分运动为自由落体运动。 (2)用描迹法画出小球平抛运动的轨迹,以抛出点O为坐标原点建立直角坐标系,在轨迹上选取A、B、C、D四点,满足yA∶yB∶yC∶yD=1∶4∶9∶16,则有TOA=TAB=TBC=TCD,由xA∶xB∶xC∶xD=1∶2∶3∶4可知平抛运动的水平分运动为匀速运动。 2.实验器材 平抛运动演示仪、铁架台、斜槽、小球、方木板、白纸、图钉、铅垂线、三角板、铅笔、刻度尺。 3.实验步骤及数据分析 (1)探究平抛运动竖直分运动的特点 ①按图甲所示将仪器安装好,调节A、B两球等高,且平抛 平台水平。 ②用小锤击打弹性金属片后,A球沿水平方向抛出,做平抛 运动;同时B球被释放,自由下落,做自由落体运动。观察两球的运动轨迹,比较它们落地时间的先后。 ③分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度,多次重复这个实验,记录实验现象。 ④根据实验现象得出平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。 (2)探究平抛运动水平分运动的特点 ①按如图乙所示安装好实验装置,将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上,调节斜槽M末端水平。 ②让钢球在斜槽中从某一高度由静止滚下,落在水平放置的可上下调节的倾斜挡板N上后,就会挤压复写纸,在白纸上留下印迹。上下调节挡板N,通过多次实验,在白纸上记录钢球所经过的多个位置。最后,用平滑曲线把这些印迹连接起来,就得到钢球做平抛运动的轨迹。 ③把小球平抛运动的抛出点印记在白纸上,取下白纸,以抛出点O为坐标原点,以水平方向为x轴,竖直向下为y轴建立直角坐标系。 基本实验方法 1.误差分析 (1)斜槽末端没有调至水平,小球离开斜槽后不做平抛运动。 (2)确定小球运动的位置时不准确。 (3)量取轨迹上各点坐标时不准确。 2.注意事项 (1)实验中必须使斜槽末端的切线水平(检验是否水平的方法是:将小球放在斜槽末端部分,看其是否能静止)。 (2)方木板必须处于竖直平面内,固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直。 (3)小球每次都必须从斜槽上同一位置由静止滚下。 (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)小球开始滚下的位置高度要适中,以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。 二 实验要点　强化关键能力 12 命题点一　教材原型实验 角度1　实验原理与操作 [典例1]　(2026·广东惠州模拟)用如图(a)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。钢球从P点由静止释放, 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,重新从P点无初速度释放钢球,如此重复,白纸上将留下一系列的痕迹点。 (1)为使钢球能水平抛出,必须调整斜槽,使其末端水平,检查方法是:   　 。  [解析]　将钢球放置在斜槽末端,能保持静止,则说明斜槽末端水平。 将钢球放置在斜槽末端,能保持静止 (2)每次都要从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球,原因是:  　 。  [解析]　每次都要从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球,原因是保证钢球每次以相同的速度从斜槽末端飞出。 保证钢球每次以相同的速度从斜槽末端飞出 (3)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轴与重垂线平行。   球心 需要 [解析]　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轴与重垂线平行。 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(b)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)。   x [解析]　平抛运动竖直方向做匀变速直线运动,根据匀变速直线运动推论有y2-y1=gT2,解得T=,平抛运动水平方向为匀速直线运动,根据匀速直线运动公式得x=v0T,解得v0=x。 角度2　数据处理与分析 [典例2]　某实验小组利用图(a)所示装置验证小球平抛运动的特点。实验时,先将斜槽固定在贴有复写纸和白纸的木板边缘,调节槽口水平并使木板竖直,把小球放在槽口处,用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的投影点O,建立xOy坐标系。然后从斜槽上固定的位置释放小球,小球落到挡板上并在白纸上留下印迹。上下调节挡板进行多次实验。实验结束后,测量各印迹中心点O1、O2、O3、…的坐标,并填入表格中,计算对应的x2值。   O1 O2 O3 O4 O5 O6 y/cm 2.95 6.52 9.27 13.20 16.61 19.90 x/cm 5.95 8.81 10.74 12.49 14.05 15.28 x2/cm2 35.4 77.6 115.3 156.0 197.4 233.5 (1)根据表中数据,在图(b)给出的坐标纸上补上 O4数据点,并绘制y-x2图线。 [解析]　根据表中数据在坐标纸上描出O4数据 点,并绘制出y-x2图线如图所示。 [答案]　图见解析　 (2)由y-x2图线可知,小球下落的高度y与水平距离的平方x2是__________ (选填“线性”或“非线性”)关系,由此判断小球下落的轨迹是抛物线。  [解析]　由y-x2图线为一条倾斜的直线可知,小球下落的高度y与水平距离的平方x2是线性关系。 线性 (3)由y-x2图线求得斜率为k,小球平抛运动的初速度表达式为v0=_______ (用斜率k和重力加速度g表示)。  [解析]　根据平抛运动规律可得x=v0t,y=gt2, 联立可得y=g()2=x2, 可知y-x2图线的斜率为k=, 解得小球平抛运动的初速度为v0=。 (4)该实验得到的y-x2图线常不经过原点,可能的原因是: 　　　　　　　　　　　　。  [解析]　 y-x2图线是一条直线,但常不经过原点,说明实验中测量的y值偏大或偏小,这是由小球的水平射出点未与O点重合,位于坐标原点O上方或下方所造成的。 水平射出点未与O点重合 命题点二　实验创新设计 角度1　实验器材创新 [典例3]　(2026·广东深圳高三检测)某物理兴趣小组利用手机的声音传感器研究平抛运动。如图甲所示,将小球平放在台阶边缘,打开手机的“声音振幅”软件,用钢尺水平击打小球,发出声音,手机会记录下声音强度随时间变化的关系。 (1)某次实验记录到的声音强度d随时间t变化曲线如图乙所示,则小球从水平抛出到第一次碰撞台阶的时间为　　　(用图乙中的物理量符号表 示)。经测量,小球平抛运动的水平位移为s,则抛出速度v0=　 　　。   [解析]　由题图可知,小球从被尺子击打水平抛出到第一次碰撞台阶的时间为t=t3-t1,小球水平方向做匀速直线运动,则抛出速度为v0=。 t3-t1 (2)改变击打力度,使小球以不同速度水平抛出,发现落在同一台阶上的小球运动时间相等。该现象最能支撑的结论是　　　　。   A.高度越大小球运动时间越长 B.水平速度大小不影响竖直方向的运动时间 C.小球在竖直方向上做自由落体运动 [解析]　小球做平抛运动,水平方向的分运动为匀速直线运动,竖直方向的分运动为自由落体运动,根据运动的独立性可知,竖直方向的运动时间与竖直方向的分运动有关,与水平方向的分运动无关,该现象最能支撑的结论是水平速度大小不影响竖直方向的运动时间,故B正确。 B 角度2　实验方法创新 [典例4]　(2026·广东汕头模拟)乔乔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:学习桌、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,乔乔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,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。   1号、4号 [解析]　由题图乙可知气泡偏右,说明桌子左侧低,应该将1、4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,并记录小球在轨道上开始下滑的位置为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,瓦楞纸板上留下的点迹如图丙所示。  小球从O点由静止开始下滑 [解析]　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)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=　　　　　(结果保留两位有效数字)。   0.11 s [解析]　相邻两次实验小球在空中运动的时间之差为T,有y2-y1=gT2,解得T=0.11 s。 (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(结果保留三位有效数字)。   1.09 [解析]　小球从轨道底部水平飞出的速度为 v0== m/s≈1.09 m/s。 (7)完成实验后,乔乔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 D.根据小球在瓦楞纸板上的痕迹,通过圆心确定位置时存在误差 CD [解析]　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的准确测量,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;根据小球在瓦楞纸板上的痕迹,通过圆心确定位置时存在误差,影响竖直位移,故D正确。 角度3　实验原理创新 [典例5]　未来在一个未知星球上用如图甲所示装置研究平抛运动的规律。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断,小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对小球采用频闪数码相机连续拍摄,在有坐标纸的背景屏前拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片,经合成后照片如图乙所示,a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置。已知该频闪数码相机连续拍照的时间间隔是0.10 s,照片大小如图中坐标所示,且该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1∶4。 (1)由以上信息可知,a点　　　　(选填“是”或“不是”)小球的抛出点。  [解析]　因为竖直方向上相等时间内的位移之比为1∶3∶5,符合初速度为零的匀变速直线运动特点,因此a点的竖直分速度为零,a点为小球的抛出点。 是 (2)由以上信息可以推算出该星球表面的重力加速度为　　　m/s2 。  [解析]　由照片的长度与实际背景屏的长度之比为1∶4,可得题图乙中正方形的实际边长L=4 cm,竖直方向上有2L=g'T2,解得 g'== m/s2=8 m/s2。 8 (3)由以上信息可以算出小球平抛运动的初速度大小是　　　　m/s。  [解析]　水平方向小球做匀速直线运动,因此小球平抛运动的初速度为 v0== m/s=0.8 m/s。 0.8 (4)由以上信息可以算出小球在b点时的速度大小是　　　　m/s。  [解析]　 b点竖直方向上的分速度 vyb== m/s=0.8 m/s, 所以vb== m/s。 $