备战2026年高考物理一轮复习-第23课时　实验5：探究平抛运动的特点课件（含练习）

第四章　曲线运动 第23课时　实验5：探究平抛运动的特点【复习定位】　1.知道平抛运动的轨迹是抛物线，能熟练操作器材，会在实验中描绘其轨迹。2.会通过描绘的平抛运动轨迹计算物体的初速度。CONTENTS目录页1技能储备　基础落实　2关键能力　阶梯突破3课 时 作 业技能储备　基础落实返回目录 二、数据处理方法1．判断平抛运动的轨迹是不是抛物线2．计算平抛运动的初速度①平抛轨迹完整(即含有抛出点)三、实验误差和注意事项关键能力　阶梯突破返回目录考点一　教材原型实验【例1】　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水平投影点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。 (1)根据上表数据，在图(b)给出的坐标纸上补上O4数据点，并绘制y-x2图线。答案　见解析图(2)由y-x2图线可知，小球下落的高度y与水平距离的二次方x2成 线性 (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图线为一条过原点的倾斜直线可知，小球下落的高度y与水平距离的二次方x2成线性关系。 线性 (4)该实验得到的y-x2图线常不经过原点，可能的原因是 水平射出点未与O点重合 。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值偏大或偏小一个定值，这是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 考点二　实验拓展与创新常见的几种创新方案 【例2】　(2025·八省联考陕晋青宁卷)图(a)为研究平抛运动的实验装置，其中装置A、B固定在铁架台上，装置B装有接收器并与计算机连接。装有发射器的小球从装置A某高处沿着轨道向下运动，离开轨道时，装置B开始实时探测小球运动的位置变化。根据实验记录的数据由数表作图软件拟合出平抛运动曲线方程y＝1.63x2＋0.13x，如图(b)所示。(1)安装并调节装置A时，必须保证轨道末端 水平 (填“水平”或“光滑”)。解析　安装并调节装置A时，必须保证轨道末端水平，以保证小球做平抛运动。(2)根据拟合曲线方程，可知坐标原点 不在 (填“在”或“不在”)抛出点。 水平 不在 (3)根据拟合曲线方程，可计算出平抛运动的初速度为 1.7 m/s。(当地重力加速度g取9.8 m/s2，计算结果保留2位有效数字) 1.7 1．在做“探究平抛运动的特点”的实验中，为了确定小球在不同时刻所通过的位置，用如图1所示的装置进行实验。实验操作的主要步骤如下：①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；②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；③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；④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，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平抛的初速度v0＝ 2 m/s。 2 (2)关于该实验，下列说法不正确的是 D 。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解析　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。 D 2．在探究平抛运动规律实验中，利用一管口直径略大于小球直径的直管来确定平抛小球的落点及速度方向(只有当小球速度方向沿直管方向才能飞入管中)，重力加速度为g。(1)实验一：如图(a)所示，一倾角为θ的斜面AB，A点为斜面最低点，直管保持与斜面垂直，管口与斜面在同一平面内，平抛运动实验轨道抛出口位于A点正上方某处。为让小球能够落入直管，可以根据需要沿斜面移动直管。 (2)实验二：如图(b)所示，一半径为R的四分之一圆弧面AB，圆心为O，OA竖直，直管保持沿圆弧面的半径方向，管口在圆弧面内，直管可以根据需要沿圆弧面移动。平抛运动实验轨道抛出口位于OA线上可以上下移动，抛出口至O点的距离为h。 课时作业返回目录1．(2022·浙江1月选考)在“研究平抛运动”实验中，以小钢球离开轨道末端时球心位置为坐标原点O，建立水平与竖直坐标轴。让小球从斜槽上离水平桌面高为h处静止释放，使其水平抛出，通过多次描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹，如图所示。在轨迹上取一点A，读取其坐标(x0，y0)，重力加速度为g。(1)下列说法正确的是 C (单选)。A．实验所用斜槽应尽量光滑B．画轨迹时应把所有描出的点用平滑的曲线连接起来C．求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据解析　只要保证小球每次从同一位置静止释放，到达斜槽末端的速度大小都相同，与实验所用斜槽是否光滑无关，故A错误；画轨迹时应舍去误差较大的点，把误差小的点用平滑的曲线连接起来，故B错误；求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据，便于减小读数产生的偶然误差，故C正确。 C (2)根据题目所给信息，小球做平抛运动的初速度大小v0＝ D (单选)。 D (3)在本实验中要求小球多次从斜槽上同一位置由静止释放的理由是 确保多次运动的轨迹相同 。解析　小球多次从斜槽上同一位置由静止释放是为了保证到达斜槽末端的速度大小都相同，从而能确保多次运动的轨迹相同。 确保多次运动的轨迹相同 2．某同学利用图(a)所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图(b)所示(图中未包括小球刚离开轨道的影像)。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5 cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图(b)中标出。　完成下列填空：(结果均保留2位有效数字)(1)小球运动到图(b)中位置A时，其速度的水平分量大小为 1.0 m/s，竖直分量大小为 2.0 m/s； 1.0 2.0 (2)根据图(b)中数据可得，当地重力加速度的大小为 9.7 m/s2。 9.7 3．(2023·浙江6月选考)在“探究平抛运动的特点”实验中：(1)用图1装置进行探究，下列说法正确的是 B 。A．只能探究平抛运动水平分运动的特点B．需改变小锤击打的力度，多次重复实验C．能同时探究平抛运动水平、竖直分运动的特点解析　用题图1所示的实验装置，只能探究平抛运动竖直分运动的特点，故A、C错误；在实验过程中，需要改变小锤击打的力度，多次重复实验，故B正确。 B (2)用图2装置进行实验，下列说法正确的是 C 。A．斜槽轨道M必须光滑且其末端水平B．上下调节挡板N时必须每次等间距移动C．小钢球从斜槽M上同一位置静止滚下解析　为了保证小球做平抛运动，需要斜槽末端水平，为了保证小球抛出时速度相等，每一次小球需要从同一位置由静止释放，斜槽不需要光滑，故A错误，C正确；上下调节挡板N时不必每次等间距移动，故B错误。 C (3)用图3装置进行实验，竖直挡板上附有复写纸和白纸，可以记下钢球撞击挡板时的点迹。实验时竖直挡板初始位置紧靠斜槽末端，钢球从斜槽上P点静止滚下，撞击挡板留下点迹0，将挡板依次水平向右移动x，重复实验，挡板上留下点迹1、2、3、4。以点迹0为坐标原点，竖直向下建立坐标轴y，各点迹坐标值分别为y1、y2、y3、y4。测得钢球直径为d，则钢球平抛初速度v0为 D (重力加速度为g)。 D 4．(2023·北京卷)用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置，探究平抛运动的特点。(1)关于实验，下列做法正确的是 ABD (填选项前的字母)。A．选择体积小、质量大的小球B．借助重垂线确定竖直方向C．先抛出小球，再打开频闪仪D．水平抛出小球解析　选择体积小、质量大的小球可以减小空气阻力的影响，A正确；本实验需要借助重垂线确定竖直方向，B正确；实验过程先打开频闪仪，再水平抛出小球，C错误，D正确。 ABD (2)图1所示的实验中，A球沿水平方向抛出，同时B球自由落下，借助频闪仪拍摄上述运动过程。图2为某次实验的频闪照片，在误差允许范围内，根据任意时刻A、B两球的竖直高度相同，可判断A球竖直方向做 自由落体 运动；根据 A球相邻两位置水平距离相等 ，可判断A球水平方向做匀速直线运动。 自由落体 A球相邻两位置水平距离相等 解析　根据任意时刻A、B两球的竖直高度相同，可以判断出A球竖直方向做自由落体运动；根据A球相邻两位置水平距离相等，可以判断A球水平方向做匀速直线运动。(3)某同学使小球从高度为0.8 m的桌面水平飞出，用频闪照相拍摄小球的平抛运动(每秒频闪25次)，最多可以得到小球在空中运动的 10 个位置。 10 解析　如图，x0、y0分别表示水平和竖直方向，设重垂线方向y0与y轴间的夹角为θ，建立坐标系存在两种情况，如图所示。当建立的坐标系为x2、y2时，小球在x轴方向做匀加速运动，根据逐差法计算加速度有x2－2x1＝g sin θ(2T)2y轴方向有y2－2y1＝g cos θ(2T)25．(2024·广东广州模拟)某物理小组利用如图甲所示的装置探究平抛运动规律。在斜槽轨道的末端安装一个光电门，调节激光束与实验所用小钢球的球心等高，斜槽末端切线水平，又分别在该装置正上方A处和右侧正前方B处安装频闪摄像头进行拍摄，钢球从斜槽上的固定位置无初速度释放，通过光电门后抛出，测得钢球通过光电门的平均时间为2.10 ms，得到的频闪照片如图丙所示，O为抛出点，P为运动轨迹上某点，g取10 m/s2。(1)用50分度游标卡尺测得钢球直径如图乙所示，则钢球直径d＝ 4.20 mm，由此可知钢球通过光电门的速度v＝ 2.0 m/s(此空结果保留2位有效数字)。(2)在图丙中，B处摄像头所拍摄的频闪照片为 b (选填“a”或“b”)。解析　钢球做平抛运动时，水平方向是匀速直线运动，竖直方向是自由落体运动，故B处摄像头所拍摄的频闪照片为b。 4.20 2.0 b (3)测得图丙a中OP距离为59.10 cm，b中OP距离为45.00 cm，则钢球平抛的初速度大小v0＝ 1.97 m/s(结果保留2位小数)。 1.97 感观谢看THANKS FOR WATCHING