资源简介

(共39张PPT)
第四章
曲线运动与万有引力定律
实验5　探究平抛运动的特点
内容索引
学习目标
核心体系
活动方案
学 习 目 标
1. 会用实验的方法研究平抛运动的两个分运动，描绘平抛运动的轨迹.2. 能用其他仪器或方法探究平抛运动的特点．
核 心 体 系
活 动 方 案
活动一　分析常规实验
实验小组做“探究平抛运动的规律”实验：
1
甲
乙
丙
(1) 选用如图甲、乙、丙所示的各种装置做实验，以下说法中正确的有______.
A. 用图甲的装置探究平抛物体的竖直分运动时，应用眼睛看A、B两球是否同时落地
B. 用图乙的装置要获得稳定的细水柱显示的平抛轨迹，竖直管上端A要低于水面
C. 用图丙的装置要获得钢球的平抛轨迹，每次不一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球
D. 除上述装置外，也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒15帧的照片获得平抛轨迹
BD
(2) 实验中，用一张印有小方格的纸记录小球运动轨迹，小方格的边长为L，若小球在平抛运动途中的三个位置如图丁中的A、B、C所示，(当地重力加速度为g，以下问题用已知量对应的字母表示)则：
丁
①小球从A运动到C的时间为_______.
②小球经过B点时速度的水平分速度为______.
③小球在C点时速度的竖直分速度为________.
【解析】 (1) 由于小球做平抛运动和自由落体运动的时间较短，无法通过眼睛来判断小球是否同时落地，应该用耳朵听，A错误．用装置乙要获得稳定的细水柱显示的平抛轨迹，竖直管上端A要低于水面，保证A管和出水管之间的高度差恒定，使得压强差恒定，B正确．用装置丙获得钢球的平抛轨迹，应使小球每次从斜槽同一位置由静止释放，使得小球平抛运动的初速度大小相等，C错误．可以用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒15帧的照片获得平抛轨迹，D正确．
图甲是“探究平抛运动的特点”的实验装置图．
2
甲
乙
丙
(1) 实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线________，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了保证每次小球平抛___________.
水平
初速度相同
(2) 图乙是实验获得的数据，其中O点为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为_______m/s.(g取9.8 m/s2)
(3) 在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长L＝5 cm，实验记录了小球在运动中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为______m/s，小球运动到B点的竖直分速度为______m/s，平抛运动初位置的坐标为________________(如图丙所示，以O点为原点，水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，取g＝10 m/s2)．
1.2
2.0
2.0
(－0.1 m,0)
【解析】 (1) 平抛物体的初速度方向为水平方向，故应调节实验装置直到斜槽末端切线保持水平；每次让小球从同一位置由静止释放，小球下落高度相同才能保证每次平抛得到相同的初速度．
为保证小球水平抛出，如何检验斜槽末端点的切线水平？
【答案】 让小球放在斜槽末端任一位置，看其是否能静止．
用如图甲所示的装置探究平抛运动的特点，M为斜槽，N为水平装置的可上下调节的向背板倾斜的挡板．
1
甲
(1) 下列实验操作步骤，正确顺序是_________________________.
①选择合适的点为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴
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，钢球落到N上，挤压复写纸，在白纸上留下印迹
③取下白纸，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
④使M末端水平，使固定的背板竖直，并将一张白纸和复写纸固定在背板上
⑤上下调节N，进行多次实验，在白纸上记录钢球所经过的多个位置
④②⑤①③(或④①②⑤③)
(2) 调整斜槽末端的切线水平的做法是__________________________ ________________________________.
(3) 为描出钢球做平抛运动的轨迹，要将钢球在轨道上的合适位置由静止释放，每次释放钢球的位置应________(选填“相同”或“不同”)．
(4) 本实验需要选择合适的点作为坐标原点O，建立直角坐标系，下面四幅图中，原点选择正确的是_____.
①
②
③
④
将钢球放在斜槽末端水平部分，若钢球静止，则斜槽末端水平
相同
③
(5) 如图乙所示，O′、A、B、C是钢球运动轨迹上的四个点，以O′点为坐标原点建立坐标系，各点的坐标值已标出，取g＝10 m/s2，可得钢球的初速度v0＝_______m/s.(结果保留3位有效数字)
乙
3.00
【解析】 (1) 实验过程中，应先安装好器材，进行调试，然后操作并记录好对应的位置，多次重复操作，画出轨迹，再建立合适的坐标系并描点，确定原点并建立坐标系的步骤也可以放在固定完白纸和复写纸之后进行．
(2) 若要检查斜槽末端是否水平，可将钢球放置于斜槽末端，看其是否能保持静止．
(3) 为了保证钢球每次平抛的初速度相同，应保证每次在斜槽的同一位置释放钢球．
(4) 钢球从斜槽末端位置做平抛运动，所以平抛运动的初位置为小球在斜槽末端球心的投影点，③正确．
[2025宿迁期末]小马同学利用手机拍摄小球做平抛运动的视频，实验装置如图甲所示．从视频中截取分帧图片，通过分析小球位置来研究小球水平方向和竖直方向的运动特点．
2
甲
乙
丙
(1) 为了尽可能减小空气阻力的影响，小球应选择______(填选项前的字母)．
A. 玻璃球　　 B. 塑料球
C. 小钢球
(2) 判断轨道末端水平段是否调节水平时，有甲、乙两位同学分别给出了建议．甲说可以通过目测铅垂线与水平段是否垂直，来判断水平段是否水平；乙说可以将小球轻放在轨道水平段，若小球能保持静止，则说明轨道末端水平段水平．你觉得______(选填“甲”或“乙”)同学的方法更合理．
C
乙
0.6
3%
(4) 小马在实验报告中写到“由小球位置信息可知，小球从离开轨道起，竖直方向在连续相等时间内位移比为1∶3∶5∶…，则小球竖直方向做自由落体运动．”请对其观点做出评价___________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
该同学报告不严谨，连续相等时间内位移比为1∶3∶5∶7∶…，只能说明小球做初速度为0的匀加速直线运动，并不能说明是自由落体运动，应继续计算出加速度等于当地的重力加速度才能说明是自由落体运动
【解析】 (1) 为了尽可能减小空气阻力的影响，小球应选择密度较大、体积较小的小钢球．故选C.
(2) 甲同学通过目测铅垂线与水平段是否垂直，来判断水平段是否水平，目测的误差较大；将小球轻放在轨道水平段，由于小球受到的摩擦力很小，若小球能保持静止，则说明轨道末端水平段水平．所以乙同学的方法更合理．
活动二　分析创新实验
某同学设计了一个研究平抛运动的实验．实验装置示意图如图甲所示，A是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽(图中P0P0′、P1P1′…)，槽间距离均为d.把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上．实验时依次将B板插入A板的各插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放．每打完一点后，把B板插入后一槽中同时向纸面内侧平移距离d.实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点，用平滑曲线连接各痕迹点就可得到平抛运动的轨迹．g取10 m/s2.
3
(1) 实验前应对实验装置反复调节，直到斜轨____________、A板________、插槽垂直于斜轨并在斜轨末端正下方．每次让小球从同一位置由静止释放，是为了使小球每次做平抛运动的________________.
(2) 每次将B板向纸面内侧平移距离d，是为了使记录纸上每两点之间的水平距离等于小球在__________________________.
甲
乙
末端水平
水平
初速度都相同
水平方向实际运动的距离
(3) 如图乙所示，该同学在实验中记录小球做平抛运动的起点位置O，A为小球运动一段时间后的位置，根据图中所示平抛运动的部分轨迹，求出小球做平抛运动的初速度为______m/s.(结果保留两位有效数字)
2.0
【解析】 (1) 实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端水平，保证小球抛出时初速度水平，做平抛运动，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了保持小球水平抛出的初速度相同．
(2) 平抛运动在水平方向上的分运动为匀速直线运动，每次将B板向纸面内侧平移距离d，是为了保持小球在相邻痕迹点的水平距离大小相同，即为获取相等的时间并在y轴上形成位移差．
[2026无锡月考]如图甲为研究平抛运动的实验装置，其中装置由固定的铁架台，圆弧轨道(半径R＝0.5 m)组成，位移传感器与计算机连接．实验时小球从圆弧轨道上某位置由静止释放，沿着轨道向下运动，离开轨道时，位移传感器开始实时探测小球的位置．测得不同时刻位置坐标，相邻点时间间隔Δt＝0.02 s．其中O点为抛出点，标记为n＝0，其他点依次标记为n＝1,2,3，….
4
甲
乙
(1) 为确保小球离开轨道后做平抛运动，必须进行的关键操作是______.
A. 测量圆弧轨道的半径R
B. 用水平仪校准轨道末端切线水平
C. 调整轨道高度使小球落地点在传感器中心
D. 保证小球每次从轨道最高点释放
(2) 如果竖直方向为自由落体运动，计算重力加速度g需测量的物理量是______(选填“yn”“xn”或“sn”，其中yn为第n点到O点的竖直距离，xn为第n点到O点的水平距离，sn为第n点到O点的直线距离)，g的表达式为
_______(用所测物理量和Δt、n表示)．
B
yn
(3) 在(2)问实验测得的g值比真实值偏小，可能的原因是______.
A. 轨道末端切线略微向上倾斜
B. 小球释放点低于预定位置
C. 实验时位移传感器数据中Δt略大于0.02 s
(4) 经正确操作，该同学在轨迹上选取间距较大的几个点，将其坐标在直角坐标系内描绘出y－x2图像，如图乙所示．由此可计算出小球从轨道上水平抛出的初速度v0＝_____ m/s.(重力加速度g取9.8 m/s2)
A
1
【解析】 (1) 平抛运动要求初速度水平，需用水平仪校准轨道末端切线水平；半径R、轨道高度、释放位置不是直接影响“平抛”的前提条件．故选B.
谢谢观看
Thank you for watching实验5　探究平抛运动的特点
学习目标　1. 会用实验的方法研究平抛运动的两个分运动，描绘平抛运动的轨迹.2. 能用其他仪器或方法探究平抛运动的特点．
活动一 分析常规实验
1 实验小组做“探究平抛运动的规律”实验：
甲 乙 丙
(1) 选用如图甲、乙、丙所示的各种装置做实验，以下说法中正确的有________．
A. 用图甲的装置探究平抛物体的竖直分运动时，应用眼睛看A、B两球是否同时落地
B. 用图乙的装置要获得稳定的细水柱显示的平抛轨迹，竖直管上端A要低于水面
C. 用图丙的装置要获得钢球的平抛轨迹，每次不一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球
D. 除上述装置外，也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒15帧的照片获得平抛轨迹
(2) 实验中，用一张印有小方格的纸记录小球运动轨迹，小方格的边长为L，若小球在平抛运动途中的三个位置如图丁中的A、B、C所示，(当地重力加速度为g，以下问题用已知量对应的字母表示)则：
丁
①小球从A运动到C的时间为________．
②小球经过B点时速度的水平分速度为________．　
③小球在C点时速度的竖直分速度为________．
2 图甲是“探究平抛运动的特点”的实验装置图．
甲 乙 丙
(1) 实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线____________，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了保证每次小球平抛_____________________．
(2) 图乙是实验获得的数据，其中O点为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为________m/s.(g取9.8 m/s2)
(3) 在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长L＝5 cm，实验记录了小球在运动中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为________m/s，小球运动到B点的竖直分速度为________m/s，平抛运动初位置的坐标为________________(如图丙所示，以O点为原点，水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，取g＝10 m/s2).
为保证小球水平抛出，如何检验斜槽末端点的切线水平？
即时训练1 用如图甲所示的装置探究平抛运动的特点，M为斜槽，N为水平装置的可上下调节的向背板倾斜的挡板．
甲
(1) 下列实验操作步骤，正确顺序是____________．
①选择合适的点为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴
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，钢球落到N上，挤压复写纸，在白纸上留下印迹
③取下白纸，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
④使M末端水平，使固定的背板竖直，并将一张白纸和复写纸固定在背板上
⑤上下调节N，进行多次实验，在白纸上记录钢球所经过的多个位置
(2) 调整斜槽末端的切线水平的做法是________________________________
_____________________________________________________________________.
(3) 为描出钢球做平抛运动的轨迹，要将钢球在轨道上的合适位置由静止释放，每次释放钢球的位置应________(选填“相同”或“不同”).
(4) 本实验需要选择合适的点作为坐标原点O，建立直角坐标系，下面四幅图中，原点选择正确的是________．
① ② ③ ④
(5) 如图乙所示，O′、A、B、C是钢球运动轨迹上的四个点，以O′点为坐标原点建立坐标系，各点的坐标值已标出，取g＝10 m/s2，可得钢球的初速度v0＝________m/s.(结果保留3位有效数字)
乙
即时训练2 [2025宿迁期末]小马同学利用手机拍摄小球做平抛运动的视频，实验装置如图甲所示．从视频中截取分帧图片，通过分析小球位置来研究小球水平方向和竖直方向的运动特点．
甲 乙 丙
(1) 为了尽可能减小空气阻力的影响，小球应选择________(填选项前的字母).
A. 玻璃球　　　B. 塑料球　　　C. 小钢球
(2) 判断轨道末端水平段是否调节水平时，有甲、乙两位同学分别给出了建议．甲说可以通过目测铅垂线与水平段是否垂直，来判断水平段是否水平；乙说可以将小球轻放在轨道水平段，若小球能保持静止，则说明轨道末端水平段水平．你觉得________(选填“甲”或“乙”)同学的方法更合理．
(3) 从视频中截取连续的多帧图片，合成出如图乙所示的图片，已知实验所用的坐标纸最小正方形边长为1 cm，相邻两帧之间的时间间隔为 s，小马从图片中读取了七个连续小球的位置信息如图丙所示，图中y轴对应竖直方向，坐标原点不对应平抛起点，则小球平抛运动的水平分速度为________m/s.由图丙中信息还可求出小球运动中的重力加速度，若当地的重力加速度为9.797 m/s2，本次实验中重力加速度测量值的相对误差(相对误差＝×100%)为________．(结果均保留一位有效数字)
(4) 小马在实验报告中写到“由小球位置信息可知，小球从离开轨道起，竖直方向在连续相等时间内位移比为1∶3∶5∶…，则小球竖直方向做自由落体运动．”请对其观点做出评价____________________________________________________
_____________________________________________________________________.
活动二 分析创新实验
3 某同学设计了一个研究平抛运动的实验．实验装置示意图如图甲所示，A是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽(图中P0P0′、P1P1′…)，槽间距离均为d.把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上．实验时依次将B板插入A板的各插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放．每打完一点后，把B板插入后一槽中同时向纸面内侧平移距离d.实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点，用平滑曲线连接各痕迹点就可得到平抛运动的轨迹．g取10 m/s2.
甲 乙
(1) 实验前应对实验装置反复调节，直到斜轨________、A板________、插槽垂直于斜轨并在斜轨末端正下方．每次让小球从同一位置由静止释放，是为了使小球每次做平抛运动的__________________．
(2) 每次将B板向纸面内侧平移距离d，是为了使记录纸上每两点之间的水平距离等于小球在______________________．
(3) 如图乙所示，该同学在实验中记录小球做平抛运动的起点位置O，A为小球运动一段时间后的位置，根据图中所示平抛运动的部分轨迹，求出小球做平抛运动的初速度为________m/s.(结果保留两位有效数字)
4 [2026无锡月考]如图甲为研究平抛运动的实验装置，其中装置由固定的铁架台，圆弧轨道(半径R＝0.5 m)组成，位移传感器与计算机连接．实验时小球从圆弧轨道上某位置由静止释放，沿着轨道向下运动，离开轨道时，位移传感器开始实时探测小球的位置．测得不同时刻位置坐标，相邻点时间间隔Δt＝0.02 s.其中O点为抛出点，标记为n＝0，其他点依次标记为n＝1，2，3，….
甲 乙
(1) 为确保小球离开轨道后做平抛运动，必须进行的关键操作是________．
A. 测量圆弧轨道的半径R
B. 用水平仪校准轨道末端切线水平
C. 调整轨道高度使小球落地点在传感器中心
D. 保证小球每次从轨道最高点释放
(2) 如果竖直方向为自由落体运动，计算重力加速度g需测量的物理量是________(选填“yn”“xn”或“sn”，其中yn为第n点到O点的竖直距离，xn为第n点到O点的水平距离，sn为第n点到O点的直线距离)，g的表达式为________(用所测物理量和Δt、n表示).
(3) 在(2)问实验测得的g值比真实值偏小，可能的原因是________．
A. 轨道末端切线略微向上倾斜
B. 小球释放点低于预定位置
C. 实验时位移传感器数据中Δt略大于0.02 s
(4) 经正确操作，该同学在轨迹上选取间距较大的几个点，将其坐标在直角坐标系内描绘出yx2图像，如图乙所示．由此可计算出小球从轨道上水平抛出的初速度v0＝________ m/s.(重力加速度g取9.8 m/s2)
实验5　探究平抛运动的特点
【活动一】
例 1
(1) BD　(2) ①2　②　③3
解析：(1) 由于小球做平抛运动和自由落体运动的时间较短，无法通过眼睛来判断小球是否同时落地，应该用耳朵听，A错误．用装置乙要获得稳定的细水柱显示的平抛轨迹，竖直管上端A要低于水面，保证A管和出水管之间的高度差恒定，使得压强差恒定，B正确．用装置丙获得钢球的平抛轨迹，应使小球每次从斜槽同一位置由静止释放，使得小球平抛运动的初速度大小相等，C错误．可以用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒15帧的照片获得平抛轨迹，D正确．
(2) ①在竖直方向上，根据Δy＝2L＝gT2得T＝，则A到C的时间t＝2T＝2.
②小球经过B点时水平分速度vx＝＝.
③小球在B点时的竖直分速度vyB＝＝2，则小球在C点的竖直分速度vyC＝vyB＋gT＝ 3.
例 2
(1) 水平　初速度相同　(2) 1.2　(3) 2.0　2.0
(－0.1 m，0)
解析：(1) 平抛物体的初速度方向为水平方向，故应调节实验装置直到斜槽末端切线保持水平；每次让小球从同一位置由静止释放，小球下落高度相同才能保证每次平抛得到相同的初速度．
(2) 根据平抛运动规律h＝gt2，x＝v0t，代入数据解得v0＝1.2 m/s.
(3) 由图丙可知从A到B和从B到C，小球水平方向通过的位移相等，故两段运动时间相同．由hBC－hAB＝g(Δt)2, 可得Δt＝0.1 s，所以v0′＝＝2.0 m/s，vBy＝＝ 2.0 m/s，则小球从抛出点运动到B点所经过的时间tB＝＝0.2 s，故平抛运动初位置的水平坐标x＝6× 0.05 m－v0′tB＝－0.1 m，竖直坐标y＝4×0.05 m－gt＝0，所以平抛运动初位置的坐标为(－0.1 m，0).
思维拓展：让小球放在斜槽末端任一位置，看其是否能静止．
即时训练1 (1) ④②⑤①③(或④①②⑤③)　(2) 将钢球放在斜槽末端水平部分，若钢球静止，则斜槽末端水平
(3) 相同　(4) ③　(5) 3.00
解析：(1) 实验过程中，应先安装好器材，进行调试，然后操作并记录好对应的位置，多次重复操作，画出轨迹，再建立合适的坐标系并描点，确定原点并建立坐标系的步骤也可以放在固定完白纸和复写纸之后进行．
(2) 若要检查斜槽末端是否水平，可将钢球放置于斜槽末端，看其是否能保持静止．
(3) 为了保证钢球每次平抛的初速度相同，应保证每次在斜槽的同一位置释放钢球．
(4) 钢球从斜槽末端位置做平抛运动，所以平抛运动的初位置为小球在斜槽末端球心的投影点，③正确．
(5) 根据Δy＝gT2，解得T＝＝ s＝0.1 s，根据Δx＝v0T，解得v0＝＝ m/s＝3.00 m/s.
即时训练2 (1) C　(2) 乙　(3) 0.6　3%　(4) 该同学报告不严谨，连续相等时间内位移比为1∶3∶5∶7∶…，只能说明小球做初速度为0的匀加速直线运动，并不能说明是自由落体运动，应继续计算出加速度等于当地的重力加速度才能说明是自由落体运动．
解析：(1) 为了尽可能减小空气阻力的影响，小球应选择密度较大、体积较小的小钢球．故选C．
(2) 甲同学通过目测铅垂线与水平段是否垂直，来判断水平段是否水平，目测的误差较大；将小球轻放在轨道水平段，由于小球受到的摩擦力很小，若小球能保持静止，则说明轨道末端水平段水平．所以乙同学的方法更合理．
(3) 小球水平方向做匀速直线运动，则有x＝v0t，由图丙可知小球平抛运动的水平分速度为v0＝＝ m/s＝0.6 m/s，竖直方向根据Δy＝g(3T)2，由图丙可得小球运动中的重力加速度为g＝ m/s2＝9.5 m/s2，则相对误差为×100%≈3%.
【活动二】
例 3
(1) 末端水平　水平　初速度都相同
(2) 水平方向实际运动的距离　(3) 2.0
解析：(1) 实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端水平，保证小球抛出时初速度水平，做平抛运动，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了保持小球水平抛出的初速度相同．
(2) 平抛运动在水平方向上的分运动为匀速直线运动，每次将B板向纸面内侧平移距离d，是为了保持小球在相邻痕迹点的水平距离大小相同，即为获取相等的时间并在y轴上形成位移差．
(3) 由Δy＝gT2，解得T＝＝＝ s＝0.1 s，小球做平抛运动的初速度v0＝＝2.0 m/s.
例 4
(1) B　(2) yn　　(3) A　(4) 1
解析：(1) 平抛运动要求初速度水平，需用水平仪校准轨道末端切线水平；半径R、轨道高度、释放位置不是直接影响“平抛”的前提条件．故选B．
(2) 竖直方向做自由落体运动，有yn＝g(nΔt)2，解得g＝，故需测量yn.
(3) 末端向上倾斜会使小球获得竖直向上的初速度，导致yn偏小，由g＝可知，g偏小，故A正确；小球释放点低于预定位置，不影响g的测量，故B错误；实验时间Δt略大，导致yn偏大，会使g偏大，故C错误．
(4) 平抛运动中，水平方向位移x＝v0t，竖直方向位移y＝gt2，联立解得y＝x2，故斜率k＝，由图像数据解得v0＝1 m/s.

展开更多......

收起↑