5.3 实验：探究平抛运动的特点 (讲义)-(Word版)【满分思维】2026-2027学年高中物理必修第二册学生用书（人教版）

3　实验:探究平抛运动的特点 [教材链接] 阅读教材,完成下列填空: 1.抛体运动 (1)定义:以　　　　　　　将物体抛出,在空气阻力　　　　　　的情况下,物体只受　　　　作用,这时的运动叫作抛体运动.  (2)条件: ①有一定的初速度; ②只受重力作用. 2.平抛运动 (1)定义:初速度沿　　　　方向的抛体运动.  (2)特点: ①初速度沿　　　　方向;  ②只受　　　　作用.  (3)平抛运动的性质:加速度为g的匀变速曲线运动. 【实验思路】 1.思路:把复杂的曲线运动分解为不同方向上的两个相对简单的直线运动. 2.平抛运动的分解方法 (1)平抛运动的特点: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重力作用. (2)分解方法:分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动. 方案一　利用频闪照相或者录制视频的方法探究平抛运动 【实验步骤】 1.让小球从水平桌面上飞出,在小球后面放置带方格的黑板作为背景. 2. 用频闪照相或者录制视频的方法,记录小球在不同时刻的位置. 3.以抛出点为坐标原点,以初速度方向为x轴正方向,竖直向下为y轴正方向,建立直角坐标系,记录小球的水平位移和竖直位移. 4.记录需要测量的数据.小球其他位置中心依次为A、B、C、D、E、…,过A、B、C、D、E、…点分别作x、y轴的垂线,在x、y轴上测量OA、OB、OC、OD、OE、…之间的距离,记为xOA、yOA等,建立表格. OA OB OC OD OE …… t T 2T 3T 4T 5T …… x/mm y/mm 5.判断水平方向和竖直方向分别做什么运动. (1)在误差允许的范围内,若xOA=xAB=xBC=xCD=xDE,则表明平抛运动的水平分运动为匀速直线运动. (2)在误差允许的范围内,若yDE-yCD=yCD-yBC=yBC-yAB=yAB-yOA,则根据(yDE+yCD)-(yBC+yAB)=4aT2,T为频闪周期,可得加速度a.若a=g(g为重力加速度),且yOA∶yAB∶yBC∶yCD∶yDE=1∶3∶5∶7∶9,则表明平抛运动的竖直分运动为自由落体运动. 例1 如图所示为一小球做平抛运动的频闪照片的一部分,闪光频率是10 Hz,图中背景方格的边长均为5 cm. (1)定性分析:由于频闪时间间隔相等,根据 　 　,  可判断水平方向是　　　　　　　　　　;根据　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,可判断竖直方向是　　　　　　　　.  (2)定量计算: ①小球运动中水平分速度的大小是　　　m/s.  ②小球经过B点时的速度大小是　　　m/s.  [反思感悟] 　   方案二　利用平抛竖落仪和斜槽探究平抛运动 (一)探究平抛运动竖直分运动的特点 1.把两个等大的金属小球放置在如图所示的装置上. 2.用小锤击打弹性金属片,观察两球的运动轨迹,比较它们落地时间的先后. 3.分别改变小球距离地面的高度和小锤击打的力度,多次重复实验,比较它们落地时间的先后. 4.若两小球总是同时落地,则表明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动. (二)探究平抛运动水平分运动的特点 1.将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上. 2.按照图示安装实验装置,使斜槽M末端水平. 3.把斜槽末端上钢球球心位置在白纸上的投影标记为O点. 4.使钢球从斜槽上同一位置由静止滚下,上下调节装置中的倾斜挡板N,使钢球落到上面,钢球挤压复写纸,在白纸上留下印迹. 5.上下调节挡板N,重复步骤4,在白纸上记录钢球所经过的多个位置. 6.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. 7.以O点为坐标原点,水平方向为x轴,竖直方向为y轴,建立平面直角坐标系. 8.在钢球平抛运动轨迹上选取分布均匀的六个点——A、B、C、D、E、F,用刻度尺、三角板测出它们的坐标(x,y),并记录在下面的表格中,已知当地重力加速度g的值,利用公式y=gt2和x=v0t,求出小球做平抛运动的初速度v0,最后算出v0的平均值. A B C D E F x/mm y/mm v0= x/(m·s-1) v0的平均值/(m·s-1) 例2 在做“研究平抛运动”的实验时,如图所示,让小球多次沿同一轨道运动,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: (1)实验前要检查斜槽末端是否水平,请简述你的检查方法:　　　　　　　　　　　　　　.  (2)每次释放小球的位置必须　　　　(填“相同”或“不同”),每次必须由　　　　(填“运动”或“静止”)释放小球.  (3)将球的位置记录在纸上后,取下纸,将点连成　　　　(填“折线”“直线”或“平滑曲线”).  【注意事项】 1.平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. 2.钢球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下. 3.坐标原点不是槽口的端点,应是钢球在槽口时球心在平板上的投影点. 4.钢球开始滚下的位置高度要适中,以使钢球做平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜. 5.应在轨迹上选取离坐标原点O较远的一些点来计算初速度. 1.(实验器材选取)在“探究平抛运动的特点”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 2.(实验条件)[2025·浙江温州中学高一期中] 在“探究平抛运动的特点”的实验中,如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同,则下列说法错误的是 (　) A.小球平抛的初速度不同 B.小球每次做不同的抛物线运动 C.小球在空中运动的时间每次均不同 D.小球通过相同的水平位移所用的时间均不同 3.(实验综合)采用如图甲所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验. (1)实验时需要用到　　　.  A.弹簧测力计 B.重垂线 C.打点计时器 (2)做实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画出小球平抛运动的轨迹.下列的一些操作要求,正确的是　　　　.  A.每次必须由同一位置静止释放小球 B.每次必须严格地等距离下降记录小球位置 C.小球运动时不应与木板上的白纸相接触 D.记录的点应适当多一些 (3)若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动,记录下如图乙所示的频闪照片.在测得x1、x2、x3、x4后,需要验证的关系是 　 　　　　　.已知频闪周期为T,用下列计算式求得的水平速度,误差较小的是　　　　.  A. B. C. D. 学科网（北京）股份有限公司 $ 3　实验:探究平抛运动的特点 [教材链接] 1.(1)一定的速度　可以忽略　重力 2.(1)水平　(2)①水平　②重力 例1　(1)相邻相等时间间隔内水平方向的位移相同　匀速直线运动　相邻相等时间间隔内竖直方向增加的位移相同　匀加速直线运动　(2)①1.5　②2.5 [解析] (2)①由图可知,A、B、C三点在水平方向上相邻两点间的距离均为3L,所用时间相等,设为t,小球运动中水平分速度的大小是v0== m/s=1.5 m/s. ②经过B点时,竖直方向上的速度vy== m/s=2 m/s,则经过B点时的瞬时速度vB==2.5 m/s. 例2　(1)将小球放在槽的末端,看小球是否静止(或用水平仪检查斜槽末端是否水平)　(2)相同　静止　(3)平滑曲线 [解析] (2)每次释放小球的位置必须相同,以保证小球平抛的初速度相同;小球每次应由静止释放. (3)将球的位置记录在纸上后,取下纸,将点连成平滑曲线. 随堂巩固 1.A　[解析] 空气阻力和球所受重力的比值越小,则空气阻力对小球运动影响越小,故选项A正确. 2.C　[解析] 释放位置不同,则小球平抛的初速度不同,故A正确;因平抛运动的初速度不同,所以小球每次做不同的抛物线运动,故B正确;平抛运动下落的高度相同,则小球在空中运动的时间相同,故C错误;因水平抛出时速度不同,所以小球通过相同的水平位移所用的时间均不同,故D正确. 3.(1)B　(2)ACD　(3)x4-x3=x3-x2=x2-x1=x1　D [解析] (1)该实验需要使用重垂线确定y轴位置,选项B正确;弹簧测力计和打点计时器用不到,选项A、C错误. (2)每次必须由同一位置静止释放小球,以保证每次轨迹都相同,A正确;为了提高实验精度,使曲线更接近于真实平抛运动轨迹,应尽量多记录点,但不需要每次等距离下降,B错误,D正确;小球运动时如果和白纸相接触,就会有摩擦力影响,小球轨迹不再是平抛运动轨迹,所以小球运动时不应与木板上的白纸接触,C正确. (3)若小球在水平方向上匀速运动,则每两个位置间的水平间距应相等,即x1=x2-x1=x3-x2=x4-x3.使用距离较远的点进行计算,误差会较小,D正确. 学科网（北京）股份有限公司 $